Sistema de detección de radiación ionizante basado en diodo PIN

Resumen

Existen fenómenos naturales como artificiales los cuales el ser humano no es capaz de percibir con sus cinco sentidos; debido a esto, se ha llegado a la investigación y  desarrollo de distintos tipos de detectores para poder detectar dichos fenómenos. Estos detectores ayudan al ser humano a tener una visión más amplia de su propia realidad. Hay disciplinas dentro del área de las ciencias nucleares que se encargan del estudio de las propiedades y de la interacción de la radiación con la materia, para ello son necesarios diversos sistemas de detección que satisfagan las necesidades de las distintas radiaciones a considerar. La radiación ionizante (electromagnética o partículas cargadas), tiene cierta interacción con la materia, tomando en cuenta esto, se optó por utilizar un sensor basado en silicio (Diodo PIN) para la detección de esta. Este proyecto, tiene como fin diseñar, construir y probar un sistema espectroscópico en donde sus bloques principales (Diodo PIN, preamplificador, amplificador espectroscópico) fueron diseñados para realizar su función de manera portátil y utilizando circuitería de superficie; logrando con esto que el tamaño de nuestro sistema electrónico sea lo más compacto posible. El sensor utilizado para la detección de partículas es el Diodo PIN S359009 de Hammamatsu, que utiliza una polarización inversa, entregando cierta cantidad de carga eléctrica cuando existe algún tipo de radiación incidente sobre la superficie activa. Se utilizó un arreglo de amplificadores de ganancia de 10 a 500 utilizando dos amplificadores operacionales. Se utilizó el circuito TLC04 con una configuración de auto-reloj, siendo un filtro activo de cuarto orden con una frecuencia de corte a 20kHz que transforma la señal de entrada (exponencial decreciente) a una señal semi-gaussina adecuada para el procesamiento digital. El amplificador operacional utilizado es el TL084 de entrada JFET de la compañía Texas Instruments, con 4Mhz de ancho de banda y 13 V/uS de Slew rate. Se han realizado pruebas con una fuente de radiación con emisores alfa compuesta de Plutonio-239, Americio241 & Curio-244. Entregando resultados satisfactorios.