Los dispositivos CCDs (por las siglas en inglés de Charge Coupled Devices) son
aún hoy en día la tecnología líder para la toma de imágenes de baja distorsión y son
ampliamente utilizados en aplicaciones de astronomía en el rango de la luz visible y
en el infrarrojo cercano. En esta tesis se estudia y desarrolla su utilización para la detección
de otras partículas diferentes a los fotones de luz, en particular para partículas
con muy poca probabilidad de detección y muy poca deposición de energía logrando
que esta nueva tecnología presente una ventaja respecto a detectores disponibles hoy
en día. Los resultados de esta tesis son la base del desarrollo de una aplicación de un
sistema de CCDs para la detección de neutrinos provenientes de un reactor nuclear.
Se estudian las características principales de los CCDs que los hacen aptos para
esta novedosa aplicación, y se encuentra que la mayor limitante de su rendimiento es
el ruido de lectura agregado por su etapa de salida. Se desarrolla una técnica para
reducir su incidencia, y mejorar así la capacidad de detección.
A partir de estas características se analiza la capacidad de los CCD para detectar
neutrinos provenientes de un reactor nuclear por medio de la interacción coherente
entre el neutrino y los núcleos de los átomos de silicio.
Para optimizar la detección de eventos de este tipo en las imágenes de salida, se
deriva un modelo matemático que estudia el mecanismo de generación de carga en el
CCD y se desarrolla una técnica de calibración que permite obtener información de
la profundidad a la que se produce la ionización
Estos resultados se plasmaron en el desarrollo de un prototipo instalado en la
Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, en Angra dos Reis, Brasil. Se muestran
algunos resultados preliminares obtenidos con este prototipo, y se comentan las mejoras
que se realizarán próximamente en este sistema. / Charge Coupled Devices are still nowadays the best available technology for low
distortion digital imaging applications and are extensively used for ground and spacebased
astronomy for visible light and near infrared. In this thesis, studies to extent
its use to applications for the detection of particles different to light photons are
presented, in particular for those particles having low probability of interaction and
small deposition of energy for which this technology presents advantages over available
detectors. These studies are the base for the development of a CCD system aiming
the detection of low energy neutrinos coming out from a nuclear reactor.
The most important aspects of scientific CCDs for particle detection are revisited,
and its main detection limitation produced by the readout noise added by the output
amplifier of the device is explained. A technique to reduce the effect of this noise and
to improve the detection performance is developed.
The main features of CCDs are then used to analyze the feasibility of detecting
low energy neutrinos through their coherent scattering with nuclei. A mathematical
model of the expected signal in the output images is obtained and a new technique
for the calibration of the CCDs to obtained the depth of the interaction in the silicon
is developed. This result is used to improve the detection performance of the system
The first CCD system prototype for this application is presented together with
some details of its installation at Central Nuclear Almirante Alvaro Alberto in Angra
dos Reis, Brazil, and some preliminary results are discuSSED.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/3452 |
| Date | 24 February 2016 |
| Creators | Fernández Moroni, Guillermo |
| Contributors | Paolini, Eduardo, Estrada, Juan Cruz |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 2 |
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