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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12883| Tipo do documento: | Dissertação |
| Título: | Desenvolvimento de um sistema de detecção de radiaçãoionizante usando um fotodiodo SiPIN |
| Título(s) alternativo(s): | Development of a system ofionizingradiation detectionusing a SiPIN photodiode |
| Autor: | Sousa, Vitor dos Santos ![]() |
| Primeiro orientador: | Anjos, Marcelino José dos |
| Primeiro coorientador: | Jesus, Edgar Francisco Oliveira de |
| Primeiro membro da banca: | Assis, Joaquim Teixeira de |
| Segundo membro da banca: | Leitão, Catarine Canellas Gondim |
| Terceiro membro da banca: | Oliveira, Davi Ferreira de |
| Quarto membro da banca: | Leitão, Roberta Gama |
| Resumo: | Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de medição de taxa de dose instantânea e medidas de raios X, gama e beta utilizando um semicondutor SiPIN num módulo integrado RD2007. O trabalho se concentra na descrição dos diferentes elementos presentes num sistema de detecção com fotodiodo SiPIN, como a tecnologia dos fotodiodos SiPIN, integrador de carga, conformadores e amplificadores de pulso e discriminadores com saída TTL. O trabalho é uma contrapartida para a compreensão dos sistemas de detecção de radiação ionizante utilizando detectores de estado sólido, já que os problemas de resolução de pulso, armazenamento do pulso, fontes de ruído e calibração são elucidados. Neste trabalho também foi feita a comparação entre a solução implementada com o módulo integrado RD2007 e as tecnologias de detecção a gás. Para tal um detector adicional a gás do tipo Geiger-Muller, previamente calibrado, foi utilizado. O interesse principal é comparar a tecnologia de detecção de estado sólido baseada nos fotodiodos SiPIN e os detectores Geiger-Muller. O trabalho também se concentra na elucidação das boas práticas de manuseio ao lidar com circuitos eletrônicos. Tais práticas são imprescindíveis para a manipulação de componentes eletrônicos de alto desempenho e produção de placas, fornecendo a compreensão apropriada dos efeitos da energia estática sobre os componentes eletrônicos que utilizam a tecnologia dos transistores de efeito de campo (JFET e CMOS). Estes últimos são a escolha mais comum para implementação de redes analógicas CR-RC e pré-amplificadores, pois possuem larguras de banda geralmente superiores aos seus pares fabricados com a tecnologia dos transistores bipolares de junção além de uma baixíssima corrente de polarização, que contribuem para a não saturação na saída dos pré-amplificadores implementados com amplificadores operacionais e a possibilidade de altos ganhos de transimpedância. Os altíssimos ganhos de transimpedância são necessários quando da detecção de cargas geradas nos fotodiodos quando da ionização pela radiação, pois estas são realmente pequenas. O trabalho abordou também a programação e uso de um microcontrolador com interface wifi como meio de computação de pulsos digitais emergentes de uma porta lógica CMOS e criação de um servidor de internet embarcado no microcontrolador para medição de fontes radioativas a distâncias seguras. Os resultados obtidos mostraram que o sistema desenvolvido de detecção de radiação baseado num semicondutor SiPIN apresentou bom desempenho em relação aos detectores a gás. |
| Abstract: | In this work the development of an instant dose rate measurement system and X-ray, gamaand beta measurements using a SiPIN semiconductor in an integrated RD2007 module was presented. The work focuses on the description of the different elements present in a SiPIN photodiode detection system, such as SiPIN photodiode technology, charge integrators, pulse amplifiers and amplifiers, and TTL output discriminators. The work is a counterpart to the understanding of ionizing radiation detection systems using solid state detectors, since the problems of pulse resolution, pulse storage, noise sourcesand calibration are elucidated. In this work a comparison was also made between the solution implemented with the RD2007 integrated module and the gas detection technologies. For this purpose an additional calibrated Geiger-Muller gas detector was used. The main interest is to compare the solid state detection technology based on SiPIN photodiodes and Geiger-Muller detectors. The work also focuses on elucidating good handling practices in dealing with electronic circuits. Such practices are imperative for the manipulation of high-performanceelectronic components and printed circuit boardsproduction, providing a proper understanding of the effects of static energy on electronic components using field-effect transistors (JFET and CMOS) technology. The latter are the most common choice for the implementation of CR-RC analogue networks and preamplifiers because they have bandwidths generally superior to their peers manufactured with bipolar junction transistors as well as very low bias current, which contribute to the non-saturation at the output of the preamplifiers implemented with operational amplifiers and the possibility of high transimpedance gains. The very high transimpedance gains are necessary when detecting charges generated in the photodiodes when the radiation ionization, because these are really small. The work also addressed the programming and use of a microcontroller with wifi interface as a means of computing digital pulses emerging from a CMOS logic port and creating an Internet server embedded in the microcontroller for measuring radioactive sources at safe distances. The obtained results showed that the developed system of radiation detection based on a SiPIN semiconductor presented good performance in relation to the gas detectors. |
| Palavras-chave: | Radiation Dosimetry Gamma Rays X-Ray RD2007Module Nodemcu microcontroller Radiação dosimetria Raios gama Raios X Módulo D2007 Microcontrolador nodemcu |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA NUCLEAR |
| Idioma: | por |
| País: | BR |
| Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
| Sigla da instituição: | UERJ |
| Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Citação: | SOUSA, Vitor dos Santos. Desenvolvimento de um sistema de detecção de radiaçãoionizante usando um fotodiodo SiPIN. 2019. 119 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12883 |
| Data de defesa: | 15-Fev-2019 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Física |
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