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El CNA diseña un nuevo sistema electrónico para detectores para futuros aceleradores


07 de abril de 2016

aceleradores1WHoy en día se encuentra bastante avanzado el desarrollo de la próxima tanda de aceleradores de partículas, como serán FAIR en el GSI, Spiral II en Ganil o HIE-ISOLDE en el CERN. Todos ellos harán uso de haces de partículas radiactivas.

El futuro.
Estos futuros aceleradores, dadas sus características, necesitarán de una nueva tecnología que hoy por hoy no existe, de ahí que se tenga que trabajar en el diseño de sistemas electrónicos y detectores que permitan desarrollar todo el trabajo con estos aceleradores sin ningún inconveniente.
Partiendo de este punto, el Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), en colaboración con el Instituto de Microelectrónica de Sevilla, ha llevado a cabo un nuevo un sistema electrónico de lectura para el trazado espacial de haces de partículas de futuros aceleradores (FAIR, Spiral II, HIE-ISOLDE).
Concretamente se han diseñado los preamplificadores SEDA (Secondary Electron Detector preAmplifier), para adaptarse a las características de los detectores de trazado como los SeD (Secondary Electron Detectors) cuando trabajan con haces radioactivos a altas tasas de generación (en torno al millón de partículas por segundo), que se emplean con estos aceleradores.
Debido a los métodos de producción de dichos aceleradores, es necesario reconstruir la trayectoria espacial (trazado, “tracking”) de cada partícula del haz antes de que produzca la reacción nuclear a estudiar. El estudio de núcleos exóticos es de importancia capital para el desarrollo de la física nuclear actual, para comprender su estructura y su dinámica de interacción, ya que existe un gran interés en el estudio de la alteración de las propiedades de la estructura nuclear al alejarnos del valle de estabilidad que determinan, entre otros, qué ocurre en las explosiones estelares y cómo son creados los elementos.
Resultados obtenidos.
Los resultados publicados demuestran la viabilidad de los módulos electrónicos de desarrollo dedicado (SEDA y CNA-IMSE Line Receiver) del sistema electrónico de lectura para el trazado espacial de haces. Dicha viabilidad se demuestra, en primer lugar, con los valores de relación la señal a ruido (SNR) obtenidos en las señales de salida del sistema, y, finalmente, con la velocidad de respuesta a la salida del CNA-IMSE Line Receiver, por encima del millón de partículas por segundo.
aceleradores2WPara llevar a cabo estos experimentos se han empleado haces de partículas alfa emitidas por fuentes radiactivas y un haz de 58Ni del acelerador Tándem de 3MV del CNA.
Desde Septiembre de 2015, el grupo Física Nuclear Básica del CNA ha trabajado en un nuevo experimento de trazado de haz estable en el acelerador Tándem 3MV del CNA con el sistema electrónico de lectura espacial. Los resultados son prometedores a nivel de la física del experimento, es decir, en cuanto a los valores de las distribuciones de carga en dos dimensiones, las cuales determinan la posición espacial de las partículas del haz obtenidas en el detector de trazado Mini-SeD.
Referencia bibliográfica:
A Fast Readout Electronic System for Accurate Spatial Detection in Ion Beam Tracking for the Next Generation of Particle Accelerators
Alejandro Garzón-Camacho, Begoña Fernández, Marcos A. G. Alvarez, Joaquín Ceballos, José M. de la Rosa
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 64, 2, 2015
http://dx.doi.org/10.1109/TIM.2014.2344351

Fuente: Centro Nacional de Aceleradores


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