Construcción y caracterización de un detector de partículas tipo “Resistive Plate Chamber”

Abstract

Se diseñó, construyó y caracterizó un detector gaseoso de partículas tipo “Resistive Plate Chamber”(RPC) en el laboratorio del grupo Cryomag del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá. Inicialmente se completó la etapa de diseño donde se escogieron los materiales y las dimensiones convenientes para su funcionamiento; se construyó el sistema electrónico que recoge los pares ion-electrón que genera la señal electrónica y simultáneamente se realizó la adecuación de instalaciones e infraestructura necesarias. Se ensambló el detector y se realizaron las modificaciones necesarias para corregir las fallas en la construcción para su funcionamiento. Finalmente se caracterizó utilizando las técnicas convencionales de instrumentación con radiación cósmica (muones) la cual nos permite conocer la curva de respuesta del detector y la curva de conteo en función del voltaje, determinando así el voltaje óptimo de operación y su ganancia para cada uno diferentes gases : 100% Aire, 100% Ar, 100% CH4 y 90 %Ar+10 %CH4. El análisis de la curva característica permitió concluir que el detector funciona en la región proporcional con ganacia del orden de 106 y que la mezcla P10 en comparación a los otros gases presenta mayor rango de voltaje de operación (1070 V-1700V) sin presentar chispas. Por otro lado, la curva de conteo se observa, que los voltajes en donde hay conteo de 100 muones por minuto, se encuentran en una región de ganancia estable, que es apropiado para realizar mediciones.

Abstract. A gaseous particle detector type "Resistive Plate Chamber" (RPC) is designed, constructed and characterized in the laboratory of Cryomag group in the physics deparment of the National University of Colombia in Bogotá. Initially the design stage where suitable materials and dimensions were chosen for their operation is completed; electronic system that collects the ion-electron pairs that generates the electronic signal was constructed and simultaneously the adequacy of facilities and infrastructure necessary was performed. The detector was assembled and the necessary modifications were made to correct the flaws in the construction for operation. Finally was characterized using conventional instrumentation techniques with cosmic radiation (muons) which lets us know the response curve of the detector and curve counting function of voltage, thus determining the optimum operating voltage and gain for each different gases: 100% air, 100% Ar, 100% CH4 and 90% Ar +10% CH4. The characteristic curve analysis showed that this detector works in the proportional region with a gain of about 106 and the P10 mixture compared to the other gases has increased operation voltage range (1070 V-1700 V) without making sparks. For other side in the counting curve is observed that the voltags where counting of 100 muons per minute, are found in a region of stable gain, which is appropriate for performing measurements.