building BALSEIRO
institution Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA)
id BALSEIRO--oai:ricabib.cab.cnea.gov.ar:430
author Salazár Alarcón, Diego H.
spellingShingle Salazár Alarcón, Diego H.
ASTROFÍSICA
RADIOACTIVIDAD
FÍSICA ATMOSFÉRICA
RADIATION DETECTORS
DETECTORES DE RADIACIONES
SATELLITIES
SATÉLITES
[ SPACE RADIATION
RADIACIÓN ESPACIAL
ARGENTINE SPACE RADIATION MONITOR
MONITOR ARGENTINO DE RADIACIÓN ESPACIAL ]
Diseño y caracterización de un monitor de radiación para aplicaciones espaciales.
El Monitor Argentino de Radiación Espacial (MARE) tiene como objetivo medir partículas cargadas (electrones, protones y alfas) cubriendo el amplio espectro de flujos y de energías en condiciones de baja y alta actividad solar; con la posibilidad de seguir midiendo durante las erupciones solares. El mismo está formado principalmente por tres componentes: i) los detectores de radiación, ii) la electrónica analógica de conformación y amplificación de los pulsos generados en los detectores al arribar una partícula, y iii) la electrónica digital que analiza los pulsos, discrimina qué tipo de partícula interactuó con el detector, y los traduce en un espectro de energía que transmite a la computadora de a bordo. En esta tesis se trabajó sobre la implementación y los ensayos del monitor, en cada uno de sus componentes: En relación con la electrónica analógica se implementó el diseño propuesto para la placa de vuelo y se la montó en una caja de pruebas. Luego de modificar ciertas componentes para reducir el ruido en la electrónica, se verificó que la conformación de pulsos sea la correcta, y que la respuesta de toda la cadena de amplificación fuera lineal. También se estudió el efecto de apilamiento de pulsos para alta frecuencia de contaje. Se pudo determinar que para el contaje nominal máximo del MARE (50 kHz), la contribución al apilamiento de dos pulsos es menor al 6% y el de tres picos es prácticamente despreciable, que el porcentaje de pérdidas de eventos puede llegar hasta el 10%, y que el corrimiento en energía es tan solo de 4 keV. Las pruebas de ciclado térmico entre 25 a 68 ºC, mostraron una disminución lineal en la ganancia total de la cadena analógica con una variación del 3% para 68 ºC. Respecto de los ensayos en los detectores, los mismos se hicieron midiendo con la electrónica analógica de vuelo los espectros de energías provenientes de fuentes radioactivas emisoras de alfas y betas, que se los comparó con espectros calculados. Se estudiaron los efectos de las láminas delgadas de entrada viendo que el espectro de electrones no se afecta para las energías estudiadas (0,14 – 2,3 MeV), y que para partículas alfas la perdida de energía está de acuerdo con el previsto para esas láminas. Se comprobó que el filtro magnético desarrollado para el detector telescópico elimina todo el espectro de electrones con energías de al menos 2,3 MeV, y deja pasar partículas alfas de 5 MeV. Por otro lado, se estudió el efecto de la dispersión múltiple en electrones energéticos observándose que los espectros medidos detectan energías mayores a las esperadas si se consideran solo trayectorias lineales. Este efecto es tanto mayor cuanto más grueso es el detector. Por último, se estudió cómo la temperatura incrementa el ruido y reduce la resolución en energía, mostrando que la performance de los detectores propuestos es adecuada para temperaturas menores a los 40 ºC; y si se requiere trabajar a mayores temperaturas, los implantados son más adecuados que los de barrera de superficie. Finalmente, para la electrónica digital se comprobó que el estado actual del prototipo del proyecto solo permitía realizar contajes de pulsos reales para frecuencias menores a 1 kHz, para frecuencias mayores la pérdida de contaje era muy grande. Las últimas modificaciones realizadas (12 de Diciembre) por la empresa Emtech S.A. en los programas de la FPGA y en el software de adquisición, mostraron que el proyecto MARE no pierde cuentas para frecuencias en el rango de operación previsto (0 - 50000 Hz), funcionando como multicanal en el Modo Calibración, y elaborando el histograma del espectro en 9 bins para pulsos de entrada provenientes de fuentes reales.
http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/430/
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contents El Monitor Argentino de Radiación Espacial (MARE) tiene como objetivo medir partículas cargadas (electrones, protones y alfas) cubriendo el amplio espectro de flujos y de energías en condiciones de baja y alta actividad solar; con la posibilidad de seguir midiendo durante las erupciones solares. El mismo está formado principalmente por tres componentes: i) los detectores de radiación, ii) la electrónica analógica de conformación y amplificación de los pulsos generados en los detectores al arribar una partícula, y iii) la electrónica digital que analiza los pulsos, discrimina qué tipo de partícula interactuó con el detector, y los traduce en un espectro de energía que transmite a la computadora de a bordo. En esta tesis se trabajó sobre la implementación y los ensayos del monitor, en cada uno de sus componentes: En relación con la electrónica analógica se implementó el diseño propuesto para la placa de vuelo y se la montó en una caja de pruebas. Luego de modificar ciertas componentes para reducir el ruido en la electrónica, se verificó que la conformación de pulsos sea la correcta, y que la respuesta de toda la cadena de amplificación fuera lineal. También se estudió el efecto de apilamiento de pulsos para alta frecuencia de contaje. Se pudo determinar que para el contaje nominal máximo del MARE (50 kHz), la contribución al apilamiento de dos pulsos es menor al 6% y el de tres picos es prácticamente despreciable, que el porcentaje de pérdidas de eventos puede llegar hasta el 10%, y que el corrimiento en energía es tan solo de 4 keV. Las pruebas de ciclado térmico entre 25 a 68 ºC, mostraron una disminución lineal en la ganancia total de la cadena analógica con una variación del 3% para 68 ºC. Respecto de los ensayos en los detectores, los mismos se hicieron midiendo con la electrónica analógica de vuelo los espectros de energías provenientes de fuentes radioactivas emisoras de alfas y betas, que se los comparó con espectros calculados. Se estudiaron los efectos de las láminas delgadas de entrada viendo que el espectro de electrones no se afecta para las energías estudiadas (0,14 – 2,3 MeV), y que para partículas alfas la perdida de energía está de acuerdo con el previsto para esas láminas. Se comprobó que el filtro magnético desarrollado para el detector telescópico elimina todo el espectro de electrones con energías de al menos 2,3 MeV, y deja pasar partículas alfas de 5 MeV. Por otro lado, se estudió el efecto de la dispersión múltiple en electrones energéticos observándose que los espectros medidos detectan energías mayores a las esperadas si se consideran solo trayectorias lineales. Este efecto es tanto mayor cuanto más grueso es el detector. Por último, se estudió cómo la temperatura incrementa el ruido y reduce la resolución en energía, mostrando que la performance de los detectores propuestos es adecuada para temperaturas menores a los 40 ºC; y si se requiere trabajar a mayores temperaturas, los implantados son más adecuados que los de barrera de superficie. Finalmente, para la electrónica digital se comprobó que el estado actual del prototipo del proyecto solo permitía realizar contajes de pulsos reales para frecuencias menores a 1 kHz, para frecuencias mayores la pérdida de contaje era muy grande. Las últimas modificaciones realizadas (12 de Diciembre) por la empresa Emtech S.A. en los programas de la FPGA y en el software de adquisición, mostraron que el proyecto MARE no pierde cuentas para frecuencias en el rango de operación previsto (0 - 50000 Hz), funcionando como multicanal en el Modo Calibración, y elaborando el histograma del espectro en 9 bins para pulsos de entrada provenientes de fuentes reales.
series http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/430/
url http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/430/1/1Salazar_Alarcon.pdf
format Tesis
genre Tesis
genre_facet Tesis
era 2013
era_facet 2013
publishDate 2013-12-18
_version_ 1670349937670356992
score 13,179736