Contadores gasosos de cintilação proporcional : novas aplicações e tecnologias de fotossensores integrados

Abstract

Neste trabalho foram desenvolvidos e estudados conceitos originais para a detecção integrada da cintilação de gases raros no contador gasoso de cintilação proporcional (CGCP), assim como novas aplicações do CGCP, anteriormente vedadas pelo uso do fotomultiplicador (PMT), que envolvem a operação em campos magnéticos intensos ou com altas pressões de enchimento. Vários protótipos foram construidos para o estudo de fotossensores integrados com fotocátodos de CsI. A investigação dos efeitos da retrodifusão dos fotoelectrões na presença de atmosferas de gases raros, mostra que a eficiência de recolha dos fotoelectrões emitidos de CsI pela cintilação do xénon cresce gradualmente com o campo eléctrico reduzido à superfície do fotocátodo, para ambientes de xénon, néon ou suas misturas. No caso das misturas xénon/néon observa-se que a adição de uma pequena fracção de xénon (1% a 5% Xe) a néon permite beneficiar das elevadas eficiências de recolha do néon, mantendo a cintilação quase exclusivamente do xénon e apresentando ainda um rendimento de electroluminescência significativamente superior ao do xénon puro. A aplicação de fotossensores do estado sólido ao CGCP apresentou resultados positivos, mesmo para áreas 10 vezes inferior ao PMT. O nosso estudo mostra que o fotodiodo de avalanche pode substituir o PMT com vantagens. O desenvolvimento de um protótipo de CGCP com FAGA integrado para a espectroscopia de hidrogénio muónico em campos magnéticos de 5 T apresentou bons resultados. Foi projectado, construido e testado um sistema para a monitorização de ensaios nucleares a nível global. O sistema tem a capacidade de identificar com clareza as emissões radioactivas de isótopos metaestáveis de xénon associadas a estes eventos, utilizando sistemas de coincidência entre vários detectores.