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Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares

Ciência e Tecnologia a serviço da vida

Detectores e Sensores

Detectores e Sensores

Desenvolvimento de detectores e sensores de radiação

A evolução de pesquisas básicas e aplicadas na área nuclear está vinculada ao desenvolvimento de novos tipos de detectores de radiação, o que tem determinado inúmeras aplicações tecnológicas
em setores como a Medicina Nuclear, Indústria, Agricultura, Meio Ambiente e Proteção Radiológica.

Detectores sólidos cintiladores e semicondutores

Os materiais cintiladores e semicondutores são utilizados como sensores de radiação desde a década de 50. Desde então, vários materiais orgânicos e inorgânicos estão sendo estudados, para sua aplicação como sensores de radiação ionizante. As aplicações desses sensores estendem-se em diversas áreas a saber: medicina, agricultura, meio ambiente, indústria, astrofísica e pesquisa básica.
O ipen dispõe de uma infra-estrutura moderna com laboratórios de crescimento e purificação de cristais, sala limpa classe 100, laboratório de síntese de matrizes poliméricas, laboratório de montagem e caracterização de detectores de radiação.
Detectores cintiladores plásticos, cristais de Iodeto de Césio ativado com Tálio[CsI(Tl)] e semicondutores de Silício, tipo barreira de superfície (BSD) são produzidos rotineiramente no ipen. Esses detectores podem ser confeccionados em configurações geométricas ou formulações variadas para atender as aplicações específicas do usuário, principalmente aqueles inviabilizados de se obterem no mercado internacional em função das especificidades e custos muito elevados. Como exemplo, o desenvolvimento de plástico cintilador de grandes dimensões na forma trapezoidal (190 x 290 x 190 x 1200 mm) para construção de um telescópio-detector utilizado no projeto MASCO, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, para rastreamento cósmico.
Para atendimento aos vários setores da indústria desenvolveu-se contador cintilador "integral line", utilizando o cristal de CsI(Tl)-fotodiodo, com sistema de aquisição de dados para medidas de vazão e de tempo de residência para identificação de falhas operacionais em processos industriais. O ipen produz Contadores Monocanal acoplados aos detectores de CsI(Tl)-fotodiodo para medidas de radiação gama.
CTR
Uma nova geração de detectores semicondutores de radiação que operam à temperatura ambiente, tais como cristais de PbI2 e CdTe estão sendo desenvolvidos para espectrometria de alta resolução para raios X e radiações gama de baixa energia.
O ipen vem atendendo solicitações para aplicações específicas desses detectores em diversas instituições de pesquisas e

Cintilador
universidades, tais como: Instituto de Física da USP, Faculdade de Farmácia e Bioquímica da USP, Instituto de Ciências Farmacêuticas da UNESP, do Instituto de Engenharia Nuclear - IEN, Laboratório de Engenharia Nuclear da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE e dos diversos laboratórios do ipen.


Fotodiodo de Si

Esta linha de pesquisa contempla o desenvolvimento de um sistema para a detecção e espectrometria de radiações alfa, beta, elétrons, fragmentos de fissão, e raios X de baixa energia, baseado no emprego de fotodiodos comerciais de Si, de baixo custo, acoplados a pré-amplificadores de baixo ruído eletrônico.
Arquivo IPEN/CTR
O uso de um sistema como esse é grande pois atualmente a técnica de espectrometria de radiações tem sido intensamente utilizada em aplicações industriais e pesquisas de física atômica e nuclear, astrofísica e física do estado sólido, como por exemplo, experimentos de radiação de Síncrotron, medidas de coeficiente de difusão na produção de filmes condutores ou semicondutores, determinação de composição de rochas pela análise de fluorescência de raios X, etc.


Fotodiodo de Si
Detetores gasosos

Arquivo IPEN/CTR

Catodo
O desenvolvimento de novos tipos de detectores gasosos está diretamente associado à rápida evolução da Física Nuclear e de Partículas. Dentro deste contexto, os detectores resistivos de grandes áreas têm papel destacado por suas aplicações nos domínios da Física de Altas Energias. A utilização destes sistemas, que são baratos e robustos, requer pesquisas e
desenvolvimentos baseados em estudos dos fenômenos físicos que governam o seu funcionamento, como a natureza e o rendimento luminoso das misturas gasosas empregadas, eficiência de detecção em função de taxas de contagens e estabilidade de resposta, natureza do elemento resistivo, etc . Com este objetivo tem-se desenvolvido
detectores de catodo resistivo, em geometria cilíndrica, dentro do programa de Cooperacão Internacional com a Universidade de Coimbra, Portugal, visando aplicações em Física de Altas Energias.

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