Hole-type gaseous detectors for medical imaging and HEP experiments

Abstract

This work presents the results on the development of a high pressure Xe gaseous detector envisaging medical imaging. The detector uses two VUV photosensors operating face-to-face, based on the CsI-MHSP with position discrimination capability. The known effect of the charge gain decrease with the gas pressure is compensated with a light gain using the electroluminescence process. Studies of signal amplitude, energy and position resolution are presented. On the second part, gaseous detectors based on THGEM where studied in order to fulfill the requirements of present and future high energy physics experiments. The work is focused on the application of THGEM in RICH detectors elements: a triple THGEM detector using CsI photocathodes in Ne mixtures was suggested. The ion backflow to the photocathode remains a concern and a limitation; to minimize it, the application of a new hole-structure, THCOBRA, was suggested. Preliminary results foresee good perspectives for the successful application of THCOBRA in ion back-flow suppression. This work contains several methods and measurements of the CsI photocathodes behaviour in radiation gaseous detectors. A long discussion on its issues and possible solutions are presented.

Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um detector de alta pressão de Xe, tendo em vista a sua aplicação em imagiologia médica. O detector usa dois foto-sensores UVV posicionados face-a-face baseados na CsI-MHSP, com discriminação em posição. O conhecido efeito da diminuição do ganho em carga com a pressão é compensado através de um ganho em luz usando o processo de electroluminescência. São apresentados estudos da amplitude do sinal e das resoluções em energia e posição. Na segunda parte, são estudados detectores baseados em THGEM de modo a corresponder às necessidades, actuais e de futuro, das experiências de física de altas energias. O trabalho foca-se na aplicação das THGEM em elementos RICH, sendo sugerido um detector triplo-THGEM com um fotocátodo de CsI em misturas de Ne. O refluxo de iões para o fotocátodo continua a ser um objecto de preocupação e uma limitação. A aplicação de uma nova estrutura é sugerida: THCOBRA. Resultados preliminares mostram boa perspectivas do sucesso da aplicação da THCOBRA na eliminação do refluxo de iões. Ao longo deste trabalho são apresentados vários métodos e medidas do comportamento dos fotocátodos de CsI em detectores gasosos de radiação. É apresentada também uma longa discussão acerca dos seus problemas e possíveis soluções.