Desenvolvimento da tecnologia RPC

S. Gramacho4, L. Lopes1, M. Pineiro3, P. Fonte1,2, A. Pereira1, A. M. d'A. Rocha Gonsalves3

1 - Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), 3004-516 Coimbra, Portugal.

2 - Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, 3030-199 Coimbra, Portugal

3-Departamento de química, Universidade de Coimbra, Rua Larga, 3048-535, Coimbra

4-Chymiotechnon, Departamento de química, Universidade de Coimbra, Rua Larga, 3048-535, Coimbra

jLIP2010 L. Lopes

Envelhecimento e Polimerização

jLIP2010 Trabalho precedente L. Lopes

New chambersinstalled

BG=black glassWG=window (sheet) glass

New chambersinstalled

BG=black glassWG=window (sheet) glass

Quente e seco, 50 C

85 % C2H2F4 + 10% SF6 + 5% iso-C4H10 com 10% de humidade relativa

Temperatura ambienteEnvelhecimento severo

Corrente de fundo não aumentou

RPC 2003

2004

Depósitos com flúor

Este tipo de depósitos foi também reportado por outros autores. Sendo independente do modo de operação (avalanche ou streamer) e tipo de eléctrodo resistivo (vidro ou baquelite)

jLIP2010 Estudo de longa duração L. Lopes

• Seis câmaras

• 3 kV, modo avalanche

• Fonte de 60Co

• Colas, adesivos e O-rings de viton

• Mistura gasosa

– 85 % C2H2F4 + 10% SF6 + 5% iso-C4H10

– Fluxo de 10 cc min-1 (circuito aberto)

• Monotorização e recolha de dados continua

– Corrente das câmaras

– Temperatura do gás, (controlada a 25 C)

60Co

Glass

+HV

Glass

- HV

Hours

60Co Source

Valores da corrente de fundo considerados para análise

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

5

10

15

20

Days

Inte

gra

ted

Ch

arg

e (m

C c

m-2

)

Glass anode 1Glass anode 2Glass anode 3Glass cathode 1Glass cathode 2Glass cathode 3

Taxa de contagem 300 Hz cm-2, perto da saturação

18 mC

jLIP2010 Estudo de longa duração L. Lopes

0 100 200 300 400 500 600 700 800-1

-0.5

0

0.5

1

Days

Dar

k C

urr

ent

(nA

cm

-2)

Glass anode 1Glass anode 2Glass anode 3

Glass cathode 1Glass cathode 2Glass cathode 3

Temperature control failure, over temperature

Condicionamento

Após mais de 2 anos de operação em condições normais, não foi registado qualquer aumento da corrente de fundo

25 C

jLIP2010 Análise de superfície L. Lopes

Mas… … os depósitos continuam a formar-se nas superfícies dos eléctrodos

Vamos então procurar conhecer mais sobre estes depósitos

Melhor preparados nesta área

jLIP2010 Análise de superfície L. Lopes

• três câmaras

• 4 kV, modo descarga

• Fonte de 60Co

• Colas, adesivos e O-rings de viton

• Mistura gasosa

– 90% C2H2F4 + 10% SF6 or 100% C2H2F4

– Fluxo de 10 cc min-1 (circuito aberto)

• Monotorização e recolha de dados continua

– Corrente das câmaras

– Temperatura do gás, (controlada a 50 C)

• Criámos depósito em modo

descarga (mesma carga

integrada em 3 semanas)

• Extracção do depósito recorrendo

a solventes orgânicos

• Análise qualitativa por

cromatografia gasosa com

espectroscopia de massa

jLIP2010 Análise de superfície L. Lopes

5 10 15 20 25

m/ z = 146

m/ z = 168

m/ z = 182

m/ z = 254

m/ z = 256m/ z = 279

Rel

ativ

e A

bund

ance

Time, min

sample 3 sample 2 sample 1

m/ z = 410Rel

ativ

e A

bund

ance

Time (min)

90% C2H2F4 + 10% SF6

GC-MS chromatogram of three different samples S. G

ramacho, et al., N

ucl. Instr. and Meth. A

(2009)

“Igual” para todas as misturas

jLIP2010 Análise de superfície L. Lopes

Espectro de massa e correspondente molecula representativa

FF

F

F F

FH

F F

H

FH

F F

F F H

FH

F

HFF

F

F F

FH

F F

H

FH

HF

H

H

FF

F

F F

FH

F F H

FH

H

FF

F

F F

FH

F

H

F

F

F

FF

F

F F

FH

H

H

As massas dos picos identificados corresponde principalmente a oligómeros de tetrafluoretano e seus derivados

jLIP2010 Envelhecimento e Polimerização L. Lopes

Ponto da situação

• Demonstrou-se que após mais de 2 anos em condições normais de operação não foi observado qualquer aumento da corrente de fundo.

• Foram identificados alguns dos constituintes dos depósitos, sendo principalmente oligómeros de tetrafluoretano.

• De momento estamos a proceder a estudos de quantificação (massa por unidade de área) destes depósitos.

• Teste de possíveis inibidores da polimerização do tetrafluoretano. Paralelamente verificamos também qual a influência desses candidatos a inibidores na performance do detector.

jLIP2010 L. Lopes

RPC para cósmicos

jLIP2010 RPC para cósmicos L. Lopes

Objectivo

•Desenvolver um detector de muito baixo custo, tanto na construção como na manutenção.

•Que possa ser usado em escolas e laboratórios, para medidas com raios cósmicos. Podendo posteriormente sofrer evolução para aplicação em experiências de física de partículas, Auger…

•Exista independência mecânica entre os elementos sensíveis à radiação e o sistema de recolha de sinal.

•Módulos sensíveis de 1 m2 selados de modo a eliminar (reduzir) os custos e requisitos (operação, segurança, etc…) inerentes a qualquer sistema de gás.

jLIP2010 RPC para cósmicos L. Lopes

Ponto da situaçãoPrototipo de módulo sensível com 2 espaços de amplificação em teste

Resposta à radiação

Operação em fluxo continuo de gás

Operação em modo selado

OK

OK

Em teste

Sistema de aquisição de sinal está de momento em fase de desenvolvimento

1.02

m

1.02 m

jLIP2010 L. Lopes

...