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Jornal da USP online

Novo detector de radiação a gás é avanço da física às artes

Publicado em 14 junho 2017

Por Raphael Concli

Um novo tipo de detector de radiação a gás está sendo desenvolvido e construído integralmente no instituto de Física da USP (IF). A nova versão do objeto oferece precisão e velocidade maiores do que antigos modelos destes detectores. Outra vantagem reside no baixo preço para realizar medições em áreas ou objetos muito grandes.

Este é o trabalho que vem sendo realizado pelo pesquisador Hugo Natal da Luz no High Energy Physics and Instrumentation Center (HEPIC), um dos centros do IF. A pesquisa iniciou-se em novembro de 2016 como um projeto de pesquisa financiado pela Fapesp na modalidade Jovem Pesquisador.

Detectores de radiação são semelhantes a uma câmera fotográfica, explica o pesquisador. As câmeras são uma espécie de detector de luz: criam uma imagem a partir da luz que vem dos objetos por ela detectados. Já o detector de radiação funciona de forma parecida mas, como diz o nome, o que ele capta é a radiação presente ou lançada em um objeto.

A substância gasosa absorve a radiação e transmite um sinal elétrico. Os elétrons são recolhidos e fornecem um sinal eletrônico, que permite determinar a energia e a posição onde houve a radiação. Com isso é possível identificar quais elementos químicos compõem o material analisado e como eles se distribuem

Embora detectores de radiação a gás existam há muito tempo, novas tecnologias têm melhorado bastante seu desempenho, diz Luz. No caso do projeto desenvolvido no IF aplica-se a tecnologia Multiplicador de Elétrons a Gás (GEM), usando processos de fabricação de circuitos impressos com precisão de alguns micrômetros. Com isto, é possível focalizar os elétrons produzidos pela radiação com maior precisão e rapidez.

O campo das artes e da preservação de patrimônio histórico e cultural podem se beneficiar desta evolução. São detectores deste tipo que permitem identificar, por exemplo, quais os elementos químicos presentes nos pigmentos da tinta usada em uma pintura e onde eles estão. Isso beneficia o trabalho de restauradores, que podem recriar pigmentos os mais próximos possível dos originais.

Falsificações também podem ser desmascaradas. Uma das técnicas para tal consiste em avaliar se a composição dos pigmentos usados no quadro já era de fato conhecida na época em que ele foi pintado. Quanto mais precisa a detecção dos elementos químicos e de suas combinações presentes no quadro, a tarefa dos investigadores da arte é facilitada.

Outras áreas como a geologia também pode tirar proveito do detector. Tal como nos quadros, é possível detectar não apenas quais elementos químicos estão presentes num objeto, mas também onde eles estão. Assim, é possível mapear de forma bastante complexa como são feitas certas rochas, artefatos arqueológicos com vestígios de pinturas e até mesmo fósseis, exemplifica o pesquisador.

O grupo de pesquisadores coordenado por Luz também pode colaborar com o Cern, o Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, o maior laboratório de física de partículas do mundo. A colaboração se deu no âmbito do projeto Alice, um dos grandes detectores montados no laboratório europeu, voltado para pesquisas de ponta na física da matéria.

Como conta Luz, um dos componentes principais deste detector, chamado Time Projection Chamber, irá passar por uma grande atualização que envolve substituir o uso de detectores de radiação a gás antigos por outros que usem a tecnologia GEM – aquela com a qual o grupo de Luz trabalha.

“O nosso grupo teve a possibilidade de colaborar com este projeto montando uma infraestrutura de teste para protótipos de 10 x 10 cm², onde caracterizamos várias geometrias possíveis de detectores, a estabilidade de operação, o ponto operacional para otimizar os sinais em relação ao ruído, entre outros”.

O Alice já está em fase de produção dos detectores. Enquanto isso, o projeto no Brasil não para. O grupo continua a estudar efeitos físicos nos detectores e desenvolve suas próprias estruturas, que são fabricadas em São Paulo. O objetivo é estudar protótipos para a detecção de nêutrons, em colaboração com o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e a Escola Politécnica (Poli) da USP.