Puesta en funcionamiento y caracterización de un CCD como detector de partículas, radiación y materia oscura

DI PAOLO, AGUSTIN; BLOSTEIN, JUAN JERÓNIMO; SOFO HARO, MIGUEL; GOMEZ BERISSO, MARIANO; FERNANDEZ MORONI, GUILLERMO; CANCELO, GUSTAVO; ESTRADA, JUAN

Tandil

Congreso; Reunión de la Asosiciación de Fisica Argentina; 2014

Se puso en funcionamiento en instalaciones del Centro Atómico Bariloche un dispositivo CCD de uso científico (Charged Copule Device), teniendo en cuenta su aplicación como detector de materia oscura, detector de neutrones sensible a posición y detector de paticulas cargadas. Se diseño y construyo un sistema que permite refrigerar el CCD utilizando nitrogeno liquido y un control de temperatura PID autónomo. La calibración del CCD se llevo a cabo mediante estudios de transferencia fotonica a una temperatura de operación de aproximadamente −150ºC. De dicha calibración se obtuvieron el ruido de lectura σR 70e y la constante de calibración KADC=5,5±0,2 e/DN. Se expuso el CCD a partículas α emitidas por una fuente de 241Am y se observo que el dispositivo implementado es capaz de registrar claramente este tipo de radiación. A partir del estudio de la distribución de carga generada se estimo el quenching-factor para radiación α en el rango de energías de 0 − 10 MeV. También se registraron imágenes en las cuales se observan claramente las trazas producidas por los muones presentes en la radiación cósmica. A partir de estas imágenes se determino el stopping-power de muones en silicio, resultando SP (μ ± ) = (90±10) e−/μm. Para estos estudios se desarrollaron códigos de identificación y clasificación de objetos que, analizando la forma de los eventos registrados, permitieron procesar las imagenes obtenidas. Finalmente, en presencia de fuentes de radiación γ, se observaron electrones producidos por efecto Compton y por efecto foto eléctrico, como asi también las trazas de pares (e − ,e + ) generados por gammas de alta energía. Este trabajo sienta las bases para realizar futuros experimentos empleando CCDs de uso científico en otras fuentes de radiación disponibles en el Centro Atómico Bariloche. Entre dichas fuentes se destacan los haces de neutrones producidos por del reactor experimental RA6, como así también los haces de iones producidos por el acelerador TANDEM.