CNA diseña un nuevo sistema electrónico para detectores para futuros aceleradores
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* Permitirá detectar tasas de en torno a 1 millón de partÃculas por segundo.
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* Estos detectores se usarán en la futura generación de aceleradores de partÃculas.
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Hoy en dÃa se encuentra bastante avanzado el desarrollo de la próxima tanda de aceleradores de partÃculas, como serán FAIR en el GSI, Spiral II en Ganil o HIE-ISOLDE en el CERN. Todos ellos harán uso de haces de partÃculas radiactivas.
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El futuro. Estos futuros aceleradores, dadas sus caracterÃsticas, necesitarán de una nueva tecnologÃa que hoy por hoy no existe, de ahà 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.
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Partiendo de este punto, el Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de AndalucÃa-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 partÃculas de futuros aceleradores (FAIR, Spiral II, HIE-ISOLDE).
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Concretamente se han diseñado los preamplificadores SEDA (Secondary Electron Detector preAmplifier), para adaptarse a las caracterÃsticas 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 partÃculas por segundo), que se emplean con estos aceleradores.
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Debido a los métodos de producción de dichos aceleradores, es necesario reconstruir la trayectoria espacial (trazado, "tracking") de cada partÃcula 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 fÃsica 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.
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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 partÃculas por segundo.
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Para llevar a cabo estos experimentos se han empleado haces de partÃculas alfa emitidas por fuentes radiactivas y un haz de 58Ni del acelerador Tándem de 3MV del CNA.
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Desde Septiembre de 2015, el grupo FÃsica 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 fÃsica 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 partÃculas del haz obtenidas en el detector de trazado Mini-SeD.
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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, JoaquÃn Ceballos, José M. de la Rosa
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 64, 2, 2015
https://dx.doi.org/10.1109/TIM.2014.2344351
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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, JoaquÃn Ceballos, José M. de la Rosa
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 64, 2, 2015
https://dx.doi.org/10.1109/TIM.2014.2344351