Desde hace varios años, el grupo de Física Nuclear Básica de la Universidad de Sevilla, ha establecido una colaboración con el Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers (L’Irfu-SPhN) perteneciente a la Commissariat a l’ènergie atomiqué (CEA-Saclay) y con el Grand Accelérateur National d’Ions Lourd (GANIL) ambos centros franceses. Esta colaboración surge con el objetivo de investigar y desarrollar detectores gaseosos de electrones secundarios a baja presión, para el trazado de haces de iones radiactivos pesados de baja energía. En el primer capítulo, se establecerá la motivación científica que desencadena este trabajo, la sinergia entre SPIRAL2 (Systeme de Production d’Ions RAdioactifs en Ligne de deuxieme genération) y la rama de baja energía del proyecto FAIR (Facility for Antiproton and Ions Research) y se pondrá de manifiesto la utilidad de emplear detectores de trazado en los experimentos de reacciones nucleares. Se hablará sobre las ventajas e inconvenientes de los principales tipos de detectores que se usan para el trazado de partículas y se discutirá la idoneidad de cada uno de ellos para el trazado de haces de iones pesados de baja energía y alta corriente. A lo largo del capítulo 2, se explicarán los principales fenómenos físicos involucrados en el funcionamiento de los detectores gaseosos, que son el objeto de estudio en esta tesis doctoral. En el capítulo 3, se explicará el sistema de detección empleando hojas emisoras: la emisión, transporte y detección de los electrones secundarios generados por una partícula al atravesar la hoja emisora. Se describirán los distintos prototipos de detectores gaseosos de electrones secundarios a baja presión, que se han desarrollado en los ultimos años y su principio de funcionamiento. Además se presentará el estudio de la resolución temporal y espacial realizado empleando una fuente radioactiva. Se detallará el dispositivo experimental utilizado y la metodología empleada para el análisis de los datos. Los resultados experimentales obtenidos en las pruebas realizadas con los distintos prototipos utilizando un haz de 84Kr en GANIL serán presentados en el capítulo 4. Se describirá el montaje experimental empleado.

Se estudiará la respuesta de los detectores ante una tasa de conteo elevada (106 pps), y cómo afecta una alta corriente en la ganancia y límite de descargas de cada detector. Se compararán los resultados de resolución temporal alcanzados entre los diferentes prototipos, que junto con la caracterización realizada con fuente radioactiva, permitirá elegir el mejor candidato para ser construido con un área activa de 15x20 cm2, tamaño real de los detectores de trazado que se instalarán en el plano focal de S3 (Super Separator Spectrometer) y en la rama de baja energía de FAIR. Se presentará también, la línea de Física Nuclear Básica que se ha instalado a la salida del acelerador Tandem de 3 MV del Centro Nacional de Aceleradores (CNA) en Sevilla. Se describirá el dispositivo experimental, cadena electrónica y sistema de adquisición que se ha instalado en ella, para poder realizar medidas de caracterización de los detectores gaseosos a baja presión acoplados a hojas emisoras en el CNA. Se mostrarán las primeras pruebas realizadas con un prototipo SED para verificar el correcto funcionamiento del sistema experimental que se ha montado en la línea FNB. Finalmente se presentará el estudio de viabilidad para la caracterización de los detectores tipo SED con haces estables de baja energía en el CNA. Por último, en el capítulo 5 se discutirán los resultados alcanzados y se presentarán las conclusiones más relevantes de este trabajo.

Tesis doctoral presentada por Begoña Fernández Martínez en la Universidad de Sevilla, Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear, Centro Nacional de Aceleradores (Programa de Doctorado en Física Nuclear).

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