Diseño y construcción de una cámara proporcional de multialambres (MWPC)

Abstract

En este trabajo se diseñó, construyó y caracterizó un detector gaseoso de partículas tipo “cámara proporcional multialambres”, conocida por sus siglas en inglés como MWPC. Este trabajo fue desarrollado en el laboratorio del grupo Cryomag del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. En primer lugar se construyó el prototipo en una caja de acrílico con cierre hermético, en la cual se introdujo el circuito electrónico del detector, en una atmósfera de gas apropiado. Una vez verificado su funcionamiento mecánico y eléctrico, se realizó la caracterización como detector de partículas. Para ello se analizaron los pulsos obtenidos. Posteriormente se midió la curva característica del detector, consistente en la medición de la carga eléctrica colectada en los electrodos en función del Voltaje aplicado. Finalmente se midió la curva de conteo en función del voltaje, más conocida como “curva Plateau”, mediante el conteo de muones provenientes de radiación cósmica. Estas mediciones se realizaron con diferentes mezclas de gases dentro de la cámara: 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 para voltajes entre 3700 V y 4000 V. Por otro lado, de la curva de Plateau, se dedujo que el voltaje óptimo de operación del detector es de 3850 V. Los mejores resultados obtenidos fueron para la cámara con una mezcla 90%Ar + 10% CH4.

Abstract. In this work we have designed, built and characterized a gaseous particle Detector of the type "multiwire proportional chamber", known as MWPC. This work was made at the laboratory of Cryomag group in the Physics Department of the National University of Colombia. First, the prototype was constructed in a hermetically sealed acrylic box, which was placed the electronic circuit of the detector, in an atmosphere of appropriate gas. Once the mechanical and electrical operation was verified we performed the characterization as particle detector. For this purpose we measured the characteristic curve of detector consisting of the electrical charge collected at the electrodes as a function of applied voltage. Finally we measured the counts versus voltage, known as Plateau curve by counting muons from cosmic radiation. These measurements were performed with different mixtures of gases inside the camera: 100% Air, 100% Ar, 100% CH4 and 90% Ar + 10% CH4. The characteristic curve showed that this detector works in the proportional region for voltages between 3700 V to 4000 V. From the Plateau curve, we deduce that the optimal operating voltage is 3850 V. The best results were obtained with the mixture 90% Ar + 10% CH4. Keywords: