Focal plane detectors of a Laue lens telescope for Nuclear Astrophysics.

Resumen

centenares de keV hasta unos pocos MeV), presenta un extraordinario potencial para comprender_x000D_ los procesos más extremos que tienen lugar en el Universo, como las explosiones estelares o los_x000D_ aceleradores de partículas. No obstante, a pesar de los enormes esfuerzos realizados por los_x000D_ observatorios de rayos gamma (en el pasado y en la actualidad), se requiere una mejora en la_x000D_ sensibilidad instrumental para aprovechar el enorme potencial científico contenido en este rango_x000D_ energético._x000D_ Durante las dos últimas décadas se han buscado formas de mejorar la sensibilidad de los_x000D_ instrumentos, incrementando la eficiencia de los detectores y reduciendo el ruido instrumental_x000D_ (mediante sofisticados mecanismos de blindaje y técnicas de análisis). Con este objetivo, un enorme_x000D_ esfuerzo en innovación instrumental (construcción de prototipos y estudios numéricos) está siendo_x000D_ realizado por una comunidad creciente de científicos que se enfrentan al reto de preparar la próxima_x000D_ generación de telescopios de rayos gamma. En particular, son especialmente notables los avances_x000D_ logrados en los últimos años en el campo de la focalización de rayos gamma mediante lentes de_x000D_ difracción. Conceptualmente, una lente de rayos gamma reduciría drásticamente el ruido_x000D_ instrumental ya que concentra los fotones en un detector de pequeñas dimensiones (el ruido es_x000D_ proporcional al volumen del instrumento). Una lente de difracción, para observaciones en astrofísica_x000D_ nuclear, no es sólo un concepto teórico, sino una realidad, gracias principalmente al proyecto_x000D_ CLAIRE. Asimismo, el desarrollo de la tecnología para la focalización de rayos gamma ha_x000D_ incentivado el desarrollo de las diferentes tecnologías de detección. Un detector apropiado para el_x000D_ plano focal de una lente gamma, debe disponer de capacidad de imagen, proporcionar_x000D_ espectroscopia de alta resolución y medir la polarización de los fotones incidentes._x000D_ El trabajo presentado en esta tesis comprende tanto la óptica de focalización como el detector del_x000D_ plano focal. Con respecto a la óptica, se presenta el ensayo realizado con el prototipo CLAIRE,_x000D_ mediante el cual se ha confirmado los principios de una lente de difracción. En cuanto al plano_x000D_ focal, esta investigación se ha desarrollado principalmente en el marco de estudio de las misiones_x000D_ espaciales GRI (2007) y DUAL (2010), propuestas a la ESA dentro del programa “Cosmic Vision_x000D_ 2015-2025”. En el marco de la misión GRI, se presenta una configuración para el detector del plano_x000D_ focal basado en detectores pixelados de Cd(Zn)Te, al tiempo que se investiga y desarrolla un primer_x000D_ prototipo de detector pixelado de CdTe. Cabe destacar que el sistema de detección propuesto fue_x000D_ registrado con éxito mediante una patente europea, y está siendo desarrollado para su aplicación en_x000D_ medicina nuclear. En relación a la propuesta DUAL, se presenta un estudio del ruido instrumental_x000D_ obtenido mediante simulaciones numéricas con el fin de precisar la sensibilidad del instrumento_x000D_ (basado en detectores de Germanio) propuesto en esta misión. Más allá de las tecnología_x000D_ consideradas en GRI y DUAL, una amplia variedad de detectores pueden ser explorados, bien para_x000D_ el plano focal de una lente de difracción o bien como sistemas de detección por sí mismos. En este_x000D_ sentido, se ha ampliado el espectro de tecnologías y se ha incluido un estudio sobre detectores_x000D_ basados en xenón líquido._x000D_ En esta tesis se ha realizado un trabajo de investigación y desarrollo con tecnologías vanguardistas_x000D_ propuestas para la próxima generación de telescopios de rayos gamma. Esta instrumentación debe_x000D_ enfrentarse al reto de alcanzar la sensibilidad requerida para dar respuesta a las cuestiones aun no_x000D_ resultas por la astrofísica de rayos gamma en el rango de energía de las transiciones nucleares.

Fecha de lectura	31 ene 2012
Idioma original	Inglés
Supervisor	Margarida Hernanz Carbo (Director/a)