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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Characterization of wavelength shifters and optimization of the ARAPUCA device   : Caracterização de wavelength shifters e otimização do dispositivo ARAPUCA  
Title Alternative: Caracterização de wavelength shifters e otimização do dispositivo ARAPUCA
Author: Gelli, Bruno Passarelli, 1995-
Advisor: Segreto, Ettore, 1973-
Abstract: Resumo: A próxima geração de experimentos de neutrinos oferece grandes desafios na tecnologia de coleção de luz de cintilação. O detector Arapuca, desenvolvido por nosso grupo, se situa como um candidato promissor no cenário de novos detectores de luz para estes experimentos. Seu funcionamento se baseia em uma combinação inteligente de Wavelength Shifters. Neste trabalho estudamos estes componentes, caracterizando suas propriedades físicas ainda não completamente conhecidas. O padrão temporal de emissão dos mais comuns wavelength shifters foi medido utilizando a linha de luz TGM, no LNLS, operando no modo single bunch beam. O resultado destas medidas exibe a existência de delayed light emission e seu tempo característico. Este fato corrobora à hipotese de ionização destes compostos quando expostos a fótons de alta energia, como os oriundos da cintilação do argônio líquido. Como um aprofundamento no estudo da ionização, a eficiência relativa de conversão destes compostos foi medida. Esta analise apresenta um primeiro passo no entendimento de como o efeito de ionização destas moléculas pode contribuir na eficiência deste composto. Um resultado obtido destas medidas é a eficiência de conversão de luz de cintilação do argônio líquido para diferentes espessuras de TPB, que concorda o encontrado na literatura porém com maior precisão e mais dados. A eficiência relativa dos compostos também foi medida utilizando luz no ultravioleta próximo, com o intuito de estudar o melhor candidato à wavelength shifter interno no dispositivo ARAPUCA. Foi encontrado que o BisMSB apresenta uma eficiência superior ao TPB quando excitado utilizando o espectro de emissão do pTP. Isto se mostrou um resultado importante, visto que o custo deste novo composto é aproximadamente três vezes menor do que o composto atual, o TPB. Por fim, uma simulação Monte Carlo detalhada do dispositivo ARAPUCA foi desenvolvida. O intuito foi comparar sua eficiência com uma nova iteração deste dispositivo, o X-ARAPUCA nas dimensões do fotodetector padrão do DUNE. Neste estudo foram variados diversos parâmetros, respeitando as restrições impostas pelo design. Foi encontrado que o X-ARAPUCA apresenta uma eficiência significativamente maior do que o ARAPUCA padrão. O X-ARAPUCA representa o sistema base de fotodetecção para o detector distante do DUNE

Abstract: The next generation of neutrino experiments offers major challenges in collection of scintillation light. The ARAPUCA device, developed by our group, stands as a promising candidate in the scenario of new light detectors for these experiments. Its operation is based on a combination of Wavelength Shifters and a Dichroic Filter. In this work, we studied this compounds, characterizing some of their physical properties. The temporal emission pattern of the most common wavelength shifters was measured using the TGM beamline in the LNLS, operating in the single bunch beam mode. The result of these measurements shows the existence of delayed light emission and its characteristic time. This fact corroborates the hypothesis of ionization of these compounds when exposed to high energy photons, such as those from the liquid argon scintillation. As a further study of ionization, the relative conversion efficiency of these compounds was measured. This analysis presents a first step in the understanding of how the ionization of these molecules can contribute to the efficiency of this compound. A result obtained from these measurements is the conversion efficiency of liquid argon scintillation photons for different thicknesses of TPB. The results agree with what is found in the literature, with good precision and in a wider range with respect to the previous measurement. The relative efficiency of the compounds was also measured using visible and near ultraviolet light, in order to study the best candidate for the internal wavelength shifter in the ARAPUCA device. It has been found that BisMSB exhibits superior efficiency to TPB when excited using the emission spectrum of pTP. This is an important result, since the cost of this compound is approximately three times lower than the current compound, TPB. Finally, a detailed Monte Carlo simulation of the ARAPUCA device was developed. The intention was to compare its efficiency with a new iteration of this device, the X-ARAPUCA. In this study, several parameters were varied, respecting the restrictions imposed by the DUNE standard photodetector design. It has been found that X-ARAPUCA has an efficiency significantly higher than a standard ARAPUCA. The X-ARAPUCA represents the baseline design of the photodetection system of the DUNE far detector
Subject: Experimento DUNE
Detectores de neutrinos
Argônio líquido
Deslocador de comprimento de onda
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: GELLI, Bruno Passarelli. Characterization of wavelength shifters and optimization of the ARAPUCA device   : Caracterização de wavelength shifters e otimização do dispositivo ARAPUCA   . 2019. 1 recurso online (88 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/335947. Acesso em: 4 Jul. 2020.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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