Diseño y construcción de un contador de centelleo líquido basado en fotomultiplicadores híbridos

Resumen

En el ámbito de las Radiaciones ionizantes y su detección, las propiedades de ciertos materiales al interracionar con éstas fundamentan el desarrollo de los detectores. Entre ellos, se encuentran los detectores de centello que, como su nombre indica, se basan en materiales capaces de emitir luz al paso de las radiaciones ionizantes. Esta propiedad permite, mediante la estos destellos, identificar y cuantificar la radiación que los provoca. La técnica de detección por Centelleo se encuentra muy extendida para todo tipo de radiaciones ionizantes con sus diferentes versiones de centelleadores sólidos y líquidos. Concretamente, la técnica de Centelleo Líquido se desarrolló a partir de los años 50 y desde entonces se ha utilizado principalmente para medidas de radiación beta. En la actualidad existen numerosos equipos comerciales, cada uno de ellos apto para ciertas aplicaciones. Por otra parte, la espectrometria de radiaciones alta, que se suele llevar a cabo utilizando detectores basados en disposiciones semiconductores, presenta ciertos inconvenientes debido al corto alcance de estas partículas. Esta circunstancia hace necesario el uso de cámaras de vacío y un extremo cuidado en la preparación de las fuentes para evitar en lo posible los problemas de autoabsorción en las mismas. Estos obstáculos se pueden salvar utilizando la técnica de Centelleo Líquido. El hecho de que la muestra se encuentre disuelta el líquido centelleador, que actúa como detector, hace que la eficiencia sea mucho mayor (aproximadamente del 100%). El inconveniente que presenta esta técnica en cambio es la baja resolución en energías, alrededor del 20% ó 30% en equipos comerciales convencionales, lo que supone un impedimento en la consecución de las medidas. No obstante, es posible que mediante una serie de modificaciones y nuevos desarrollos en el diseño de los detectores, éstos se puedan adaptar con éxito a la espectrometría alfa. Las claves en el desarrollo de los contadores de centelleo líquido para radiaciones alfa se encuentran en la colección o recogida de luz y en su detección, por ello, en esta tesis se han atacado ambos frentes. Por una parte, se ha estudiado exhaustiva y cuantitativamente por primera vez la emisión de luz en los viales de centelleo (capítulo 3). Una vez caracterizada la fuente de luz se han llevado a cabo estudios mediante simulación (capítulo 4) en los que basarse para el diseño de una nueva cámara reflectora tanto a nivel de geometría como de materiales de fabricación. Por otra parte, se ha apostado por el uso de fotomultiplicadores híbridos en lugar de los convencionales ya que éstos presentan ciertas ventajas, sobre todo en cuanto a resolución en energías, que se detallan en el capítulo 2 y se corroboran con medidas experimentales en el capítulo 5. En el capítulo 6 se exponen las conclusiones a las que se ha llegado tras todos los estudios y medidas realizados.