Orientador: Anderson Campos Fauth / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-26T17:58:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guidi_Anastasia_M.pdf: 234478 bytes, checksum: 319b960b6cc278eb3659e03644b94594 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Apresentamos um estudo sobre detectores a gás do tipo Resistive Plate Counter - RPC e sobre a viabilidade de sua utilização em experimentos de física de raios cósmicos. Discutimos os processos de formação e leitura do sinal quando da passagem de uma partícula ionizante pela região ativa do detector e apresentamos os resultados experimentais relevantes: espectros de carga, eficiência, contagem e resolução temporal. Obtivemos uma eficiência de 85 % e uma resolução temporal de 4ns, suficiente para a realização de medidas de 'tempo de vôo'. Os RPCs estudados foram construídos no Laboratório de Léptons do Instituto de Física Gleb Wataghin, Unicamp, a partir de componentes nacionais disponíveis no mercado. A modularidade dos RPCs e seu baixo custo sugerem que esses detectores são apropriados para experimentos de raios cósmicos, onde grandes áreas de detecção estão envolvidas / Abstract: We present a study about Resistive Plate Counters and the viability of their use in cosmic ray experiments. The processes of discharge formation by an ionizing particle and signal pick up are discussed, and the relevant experimental results ¿ charge spectra, efficiency, counting rates and time resolution are shown. An efficiency of 85 % and a time resolution of 4 ns, suitable for time of flight measurements, were achieved. The studied RPCs were assembled with brazilian commercially available materials at the Leptons Laboratory of the Gleb Wataghin Physics Department, Unicamp. The RPC's low cost and high modularity suggest their use in cosmic ray experiments, in which large detection areas are required. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Ernesto Kemp, Anderson Campos Fauth / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T22:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_Bruno_M.pdf: 8374007 bytes, checksum: 352eb3cb6108ee55f40579c9db6d47a4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Observatório Pierre Auger foi desenvolvido com o objetivo de estudar os raios cósmicos de energia ultra-alta (maior que 10¹8 eV ), cujo fluxo é extremamente baixo. Sua configuração híbrida consiste em 1600 detectores de radiação Cherenkov, produzida pela passagem de partículas dos chuveiros atmosféricos na água, e 4 estações com telescópios de fluorescência, que detectam a emissão de luz que ocorre após a excitação das moléculas de nitrogênio da atmosfera. O observatório cobre uma área de cerca de 3000 km² . Neste trabalho será feita uma descrição detalhada dos detectores de superfície e de seu procedimento de reconstrução de eventos, no qual são determinadas a energia e direção de chegada do raio cósmico primário. Serão mostrados alguns resultados da caracterização e teste do tanque Cherenkov de Campinas e análises realizadas sobre o procedimento de reconstrução, nas quais são estudadas as consequências da exclusão de uma estação e o impacto da utilização de tanques irregulares, com fotomultiplicadoras de ganho alterado ou desligadas. Os resultados destes estudos mostram que os procedimentos de calibração e seleção de eventos atualmente utilizados no Observatório Pierre Auger são eficientes, garantindo a qualidade dos dados, mas que algumas modificações poderiam trazer um aumento na taxa de detecção, e também que a configuração mencionada em algumas propostas de expansão do observatório, com apenas uma fotomultiplicadora por tanque, pode reduzir a confiabilidade dos eventos / Abstract: The Pierre Auger Observatory was designed to study the ultra-high energy (> 10¹8 eV ) cosmic rays, whose flux is extremely low. Its hybrid configuration consists on 1600 detectors of Cherenkov radiation, produced by the passage of particles from the air showers by water, and 4 fluorescence telescope stations, to detect light emitted after the excitation of nitrogen molecules of the atmosphere. The observatory covers an area of 3000 km² . This work will give a detailed description of the surface detectors and its event reconstruction procedure, where the energy and arrival direction of the primary cosmic ray is determined. Some results of the characterization and test of the Cherenkov tank of Campinas will be showed, and also some analysis about the reconstruction, with studies of the consequences of the exclusion of a station and the impact of the use of irregular tanks, with photomultiplier\\\'s operating in low gain or turned of. This studies show that the calibration and event selection procedures used at the Pierre Auger Observatory are efficient, providing high quality for the data taken, but some modifications could bring an increase of the detection rate. It is also shown that the configuration for the tanks mentioned in some proposals of expansion of the observatory, with a single photomultiplier by tank, could reduce the con#ability of the events / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Carlos Ourivio Escobar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:37:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_CarlosJoseTodero_M.pdf: 3956031 bytes, checksum: 4eff2bec5351ea343548019fb3497fbf (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A compreensão da radiação cósmica - a saber: os mecanismos de produção/aceleração e os processos de propagação - passa pela determinação de três grandezas: a energia dessa radiação, sua direção de chegada e sua composição química. Essas três "frentes de trabalho":desafiam a experiência, a capacidade e a responsabilidade de vários grupos de físicos de partículas do mundo todo. Este trabalho se refere à composição do primário da radiação cósmica no âmbito da Colaboração Auger. Ele não tem a ambição de encontrar uma técnica denitiva para a obtenção deste parâmetro. Aliás, determinar a composição química do primário é algo difícil, tendo em vista a dependência de modelos de interação hadrônica e a impossibilidade (atual) de sua caracterizac¸ são evento a evento. Dos vários parâmetros usados para se estimar essa composição, tentamos analisar cinco deles: Xmax, t10-50 , t50-90 ,t10-90 , Plocal. Estes foram obtidos por meio de simulação¸ de Monte Carlo, através dos códigos CORSIKA e AIRES. A rede de detectores de superfície foi simulada usando-se o programa SAMPLE. Os resultados das simulações foram comparados, quando possível, a dados experimentais fornecidos pelo Engineering Array do sítio sul do Observatório Auger / Abstract: The understanding of cosmic radiation - the production/acceleration mechanism and the propagation processes - involves the determination of three parameters: the energy of this radiation, its arrival direction and the chemical composition. These three tasks have challenged the experience, the skill and responsibility of several groups of particle physicists over the whole world. This work refers to the primary cosmic ray composition in the scope of the Auger Collaboration. It does not intend to present a denite technique to obtain this parameter. As a matter of fact, to determine the primary composition is something difcult, considering the hadronic model dependence and the impossibility (nowadays) of its description event by event. Among the several parameters used to estimate the composition, we attempted to investigate ve of them: Xmax, t10-50 , t50-90 ,t10-90 , Plocal. They were obtained through Monte Carlo simulation with two different codes: CORSIKA and AIRES. The surface array was simulated by the SAMPLE program. The simulation results were compared, when possible, to experimental data from the Engineering Array of the Auger Observatory / Mestrado / Física / Mestre em Física

La Tomografía por emisión de positrones (PET, Positron Emission Tomography) es una técnica de diagnóstico médico que se encarga de mostrar imágenes de la distribución de radioisótopos dentro del cuerpo, permitiendo de esta forma observar procesos metabólicos que ocurren en su interior. Los sistemas PET se encargan de detectar pares de rayos gamma de 511KeV cada uno generados tras la aniquilación de un positrón con un electrón. De cada rayo gamma detectado, obtenemos su energía, la posición en la que el rayo es detectado y el tiempo exacto en el que el evento ha sido detectado. Denominamos tiempo de coincidencia a la diferencia de tiempos entre dos eventos. La resolución temporal de un sistema vendrá determinada por el error temporal cometido en la medida del tiempo de coincidencia. Una mejora en la resolución temporal implica una reducción del ruido de las imágenes generadas en el sistema PET. Tradicionalmente, las técnicas para la extracción del tiempo de un evento recibido han sido implementadas analógicamente. Estas técnicas permiten alcanzar una resolución temporal muy elevada. Sin embargo, la electrónica usada en las técnicas analógicas está muy adaptada a un detector específico, es compleja y poco configurable. La búsqueda de coincidencias en sistemas con muchos detectores que hacen uso de técnicas analógicas se vuelve un gran problema, pues hace necesario un incremento de la complejidad de la electrónica muchas veces inabordable. Existe una tendencia actual a reducir la electrónica analógica de los sistemas PET sustituyéndola por electrónica digital mediante una temprana digitalización de las señales de los detectores. Por tanto, deben proponerse y estudiarse algoritmos digitales para la extracción de una marca temporal de los eventos detectados. Por el momento, las técnicas digitales actuales no alcanzan las resoluciones temporales de las técnicas analógicas. El presente estudio se enmarca dentro del ámbito de los discriminadores de tiempo digitales. En el grupo de investigación, se dispone de un setup de medida con dos detectores de rayos gamma cuyas señales de salida se procesan en un front-end analógico. Las señales resultantes del front-end analógico son digitalizadas en un sistema de adquisición donde se procesan digitalmente. La búsqueda de una mejora en la resolución temporal del sistema y el hecho de que el procesado digital, todavía poco aplicado a los sistemas PET, puede proporcionar grandes mejoras en dicha resolución fueron la motivación inicial de la presente investigación. Durante la tesis, se proponen diferentes algoritmos digitales para la extracción de la información temporal de los pulsos recibidos. En un primer paso, se realiza un estado del arte a partir del cual se aportan diferentes posibles soluciones al problema. Los algoritmos propuestos están basados en bloques de procesado digital que pueden combinarse entre ellos. Estos algoritmos extraen la información temporal de las señales procesadas haciendo uso de versiones digitales adaptadas y configurables de discriminadores analógicos clásicos junto con bloques digitales que no poseen su análogo analógico. Uno de estos bloques digitales implementado se encarga de aumentar la frecuencia de muestreo mediante interpolación por filtro paso bajo, interpolando por factores x2 y x3 la señal de entrada. Entre los algoritmos analizados, el estudio propone nuevos discriminadores que se basan en hacer un cálculo digital de la carga de los pulsos recibidos, interpolados o no interpolados, obteniendo resultados mejores que con las configuraciones clásicas que trabajan con el pulso directamente adquirido y sin procesar. Para realizar el estudio del comportamiento de los discriminadores evaluados, se desarrolla una simulación que permite validar todo el sistema PET desde los detectores, generando pulsos lo más realistas posibles; la electrónica analógica, simulada mediante simuladores de tipo SPICE; y a nivel digital, estudiando el comportamiento de los algoritmos propuestos. Los algoritmos son simulados con distintas configuraciones, condiciones de jitter de reloj y ruido. Por último, todos los algoritmos propuestos son programados en la FPGA del sistema con arquitecturas que trabajan en tiempo real a medida que se vayan detectando eventos. Se definen y llevan a cabo una serie de experimentos que validan en condiciones reales en el setup de medida el funcionamiento de los discriminadores. Las medidas también permiten validar la simulación desarrollada. De esta forma, se dispone de una plataforma de test para futuras mejoras. Como conclusión final, en el trabajo se demuestra como un adecuado procesado digital de la señal permite mejorar la resolución temporal del sistema de forma considerable. El procesado digital, de gran flexibilidad frente al analógico, junto con el incremento de la velocidad de los dispositivos digitales programables y el incremento de la frecuencia de muestreo y de la integración de los convertidores analógicos-digitales (ADCs, "Analog to digital converters") hacen prever un aumento en el número de sistemas PET con estas características en un futuro no lejano y, por tanto, las soluciones investigadas en trabajos como el aquí presentado proporcionarán un aporte básico y necesario para futuros desarrollos. / Monzó Ferrer, JM. (2012). Estudio e implementación de algoritmos digitales para la mejora de la resolución temporal en sistemas de tomografía por emisión de positrones [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17226 / Palancia

Orientador: José Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:05:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_HomeroLuz_D.pdf: 8320554 bytes, checksum: cbec86ea8c9ee3ad275baa5f37860192 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os experimentos em Física de alta energia tem se beneficiado enormemente do progresso alcançado na área de Microeletrônica, pois isto tem proporcionado a criação de detectores mais acurados e circuitos de processamento de sinais analógico/digitais cada vez mais rápidos e precisos. A redução no comprimento mínimo de canal dos processos CMOS além de proporcionar maior velocidade e precisão também reduz a área usada por cada canal, o que permite a implementação de mais canais numa mesma pastilha. Com um numero maior de canais por pastilha, com um mesmo numero de chips podemos programar um numero maior de canais do que anteriormente possível e com isso os físicos podem realizar uma reconstrução da trajetória de maneira mais precisa. Este Trabalho descreve uma proposta para o Trigger de nível zero baseando-se nas especificações disponíveis do Experimento Dzero no Fermi National Accelerator Laboraty (FERMILAB). Este trabalho descreve o projeto e implementação de um front-end analógico que detecta a carga provida pelo VLPC (detector luminoso usado no Dzero) seguida por um comparador de alta velocidade que fornece um nível lógico para um processador digital. O processador digital por sua vez usa uma arquitetura de processadores paralelos que, comunicando-se entre si são capazes de estimar a trajetória de partículas baseando-se em dados inicias programados a partir de simulações do detector feitas em computadores pelos Físicos. Tanto o bloco analógico quanto o processador digital foram implementados usando-se o processo CMOS90 da IBM / Abstract: The experiments in high-energy physics has benefited greatly from the progress made in the area of Microelectronics, since it has provided the creation of more accurate detectors and analog / digital signal processing circuits that are increasingly fast and accurate. The reduction in the minimum length of the channel in modern CMOS processes while providing greater speed and precision also reduces the area used by each channel, which enables the implementation of more channels on the same chip. With a larger number of channels per chip, we can with the same number of chips implement a larger number of channels than previously possible and with that physicists can perform a reconstruction of the trajectory more accurately. This work describes a proposal for a Trigger level zero based on the available specifications of the DZero experiment at the Fermi National Accelerator Laboraty (FERMILAB). In the following pages the design and implementation of an analog front-end that detects the charge provided by the VLPC detector followed by a high-speed comparator that provides a logical level to a digital processor are described. The digital processor in turn uses an architecture of parallel processors that communicate with each other are able in order to estimate the trajectory of particles based on initial data loaded in RAM based on simulations of the detector geometry made by physicists. Both the analog block and the digital processor are implemented using the IBM CMOS90 process / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica