Desarrollo de Técnicas de Muongrafía para Estudios Densitométricos de Objetos de Importancia Estratégica
2024
| Tesista | Rolando CALDERÓN ARDILA Magister en Geofísica. Universidad Industrial de Santander - Colombia. |
| Director | Dr. Hernán Asorey. UNSAM, CNEA, CONICET - Argentina |
| Co-director | Dr. Ing. Daniel Alejandro Almela. CNEA, CONICET - Argentina |
| Lugar de realización | ITeDA, Edificio Tandar, Centro Atómico Constituyentes. - Argentina |
| Fecha Defensa | 22/08/2024 |
| Jurado | Dr. Federico Suárez. CNEA - Argentina. |
Título completo
Desarrollo de Técnicas de Muongrafía para Estudios Densitométricos de Objetos de Importancia Estratégica
Resumen
La muongrafía, también conocida como radiografía con muones es una técnica en
constante desarrollo, similar en concepto a las imágenes de rayos X pero utilizando
muones en lugar de fotones. Esta técnica innovadora está siendo ampliamente investigada
y aplicada en proyectos científicos y desarrollos tecnológicos en diferentes escenarios
al rededor del mundo y representa una oportunidad para la región.
En esta tesis se presenta la investigación enfocada en el desarrollo experimental sobre
la técnica de muongrafía, presentamos un contenido teórico inicial, una propuesta
experimental, investigación, desarrollo y puesta en marcha del primer telescopio de
muones modular realizado en la Argentina. Para el desarrollo del proyecto de investigación,
también se uso un entorno de simulación para calcular y caracterizar el flujo
de partículas secundarias producidas en la interacción de rayos cósmicos con la atmósfera.
Estos estudios computacionales se basan en trabajos previos y en desarrollo,
algunos en los cuales continuamos colaborando actualmente.
En nuestro caso nos enfocamos principalmente en el flujo de muones atmosféricos
para estimar la respuesta del detector. Adicionalmente se trabajo con un enfoque a
futuro pensando en estudiar la interacción de estas partículas con las estructuras geológicas
o civiles de interés. Se construyo un detector prototipo usando paneles formados
por barras centelladoras de plástico configuradas como arreglos perpendiculares,
integrados con una electrónica multicanal desarrollada en el grupo ITeDA. En el trabajo
experimental se caracterizo y calibro la respuesta individual de los píxeles de los
planos detectores y su conjunto. Estudiamos la factibilidad de aplicación de la técnica
realizando diferentes mediciones y diferentes enfoques o prototipos, se midió el fondo
de radiación en Buenos aires diferentes ángulos cenitales, se estimaron densidades
con el método de transmisión usando ladrillos de plomo de referencia y la prueba de
concepto realizando una muongrafía a una estructura civil, en este caso el edificio del
acelerador Tandar ubicado en el centro atómico constituyentes.
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Complete Title
Development of Muography Techniques for Densitometric Studies of Objects of Strategic Importance
Abstract
Muography, also known as muon radiography, is a constantly evolving technique
similar in concept to X-ray imaging but using muons instead of photons. This innovative
technique is being extensively researched and applied in scientific projects and
technological developments in various scenarios around the world and represents an
opportunity for the region.
This thesis presents research focused on the experimental development of the muography
technique.We present initial theoretical content, an experimental proposal, research,
development, and implementation of the first modular muon telescope built
in Argentina. For the development of the research project, a simulation environment
was also used to calculate and characterize the flux of secondary particles produced in
the interaction of cosmic rays with the atmosphere. These computational studies are
based on previous and ongoing work, some of which we continue to collaborate on
currently.
In our case, we primarily focused on the flux of atmospheric muons to estimate
the detector’s response. Additionally, we worked with a future-oriented approach to
study the interaction of these particles with geological or civil structures of interest.
A prototype detector was constructed using panels formed by plastic scintillator bars
configured as perpendicular arrays, integrated with multichannel electronics developed
by the ITeDA group.
In the experimental work, the individual response of the pixels of the detector planes
and their assembly were characterized and calibrated. We studied the feasibility
of applying the technique by performing different measurements and using different
approaches or prototypes. We measured the radiation background in Buenos Aires at
different zenith angles, estimated densities using the transmission method with reference
lead bricks, and conducted a proof of concept by performing muography on a
civil structure, in this case, the Tandar accelerator building located in the Constituyentes
Atomic Center.
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