Gas detectors and readout electronics, a Brazilian case

Informações
Apresentador: 
Atividade: 
Pesquisa
Conferência: 
Encontro de Física da Sociedade Brasileira de Física
Data da Conferência: 
sábado, 3 Setembro, 2016

Resumo: Os detectores de gás representam, há muitas décadas, uma ferramenta poderosa e fundamental para a pesquisa em partículas e em física nuclear, assim como para a detecção de radiação ionizante em geral. A tecnologia associada a elas evoluiu ao longo do tempo, melhorando suas capacidades e desempenhos. Uma das atuais fronteiras neste campo é representada pelos Micropattern Gas Detectors (MPGD). O Gas Electron Multiplier (GEM), um tipo de MPGD, vai ser usado para a atualização da Câmara de Projeção de Tempo (TPC) do detector ALICE na Large Hadron Collider (LHC) no CERN, Suíça. O Grupo de Íons Pesados Relativísticos do Centro de Instrumentação de Física a Altas Energias (HEPIC) da Universidade de São Paulo está participando ativamente neste plano de atualização, realizando estudos de otimização de detectores GEMPA e, principalmente, ser responsável, em colaboração com a Escola de Engenharia da USP, pelo desenvolvimento do SAMPA, um novo Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) projetado para a leitura contínua de detectores de gás GEM e multifios. Os MPGDs oferecem boa resolução temporal e espacial, juntamente com a flexibilidade para projetar detectores personalizados, mesmo de grande área/volume, a um custo que é uma pequena fração de detectores baseados em estado sólido. Por isso, nosso grupo também está investigando e desenvolvendo detectores MPGD (atualmente, principalmente GEM, e sua variante ThickGEM) para outros aplicações além da física de alta energia, como as imagens de fluorescência de raios X aplicadas a história das artes, e detectores de nêutrons sensíveis à posição. A disponibilidade "in house" do chip SAMPA, permitirá desenvolver sistemas de trabalho completos, com leitura integrada. Esta palestra apresentará uma visão introdutória dos detectores MPGD atuais, concentrando-se então no desenvolvimento que está sendo realizado no Brasil. Exemplos das atividades em curso e ideias para desenvolvimentos futuros também serão apresentadas.

Abstract: Gas detectors represent, since many decades, a powerful and fundamental tool for the research in particle and in nuclear physics, as well as for detection of ionising radiation in general. The technology associated with them evolved over time, improving capabilities and performances. One of the current frontiers in this field is represented by the Micropattern Gas Detectors (MPGD). The Gas Electron Multiplier (GEM), a type of MPGD, is going to be used for the upgrade of the Time Projection Chamber of the ALICE detector in the Large Hadron Collider at CERN, Switzerland. The Relativistic Heavy Ions Group of the High Energy Physics and Instrumentation Center of the Physics Institute in the University of São Paulo is taking active part in this upgrade plan, performing optimisation studies on GEM detectors, and, mainly, being responsible, in jointventure with the USP Engineering School, for the development of SAMPA, a new Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) designed for the continuous read-out of GEM and multiwire gas detectors. The MPGDs offer good time and spatial resolution, joint with the flexibility to design custom detectors, even of big area/volume, at a cost which is a small fraction of solid state based detectors. Therefore our group is also investigating and developing MPGD detectors (presently, mainly GEM, and its variant ThickGEM) for other applications beside high-energy physics, like X-ray fluorescence imaging applied to history of arts, and position sensitive neutron detectors. The availability “in house” of SAMPA chip, will allow developing complete working systems, with integrated read-out. The talk will present an introductory overview of the current MPGD detectors, focusing then on the development being performed in Brazil. Examples from the ongoing activities and ideas for future developments will be presented as well.