Estudio computacional de un detector GEM para la producción de imágenes de rayos X

Abstract

En este trabajo se realizó un estudio computacional de un detector de radiación GEM con el objetivo de evaluar su desempeño para la obtención de imágenes de rayos X. Como criterios de evaluación de desempeño se usaron la ganancia de carga y la resolución de energía. Una ganancia alta y una buena resolución implican que las imágenes que se puedan obtener tendrán una buena relación señal a ruido. Para realizar este estudio, se definió una geometría de tres láminas GEM con el programa GMSH, se calculó el campo eléctrico con el programa ELMER y se simuló la detección de radiación y el transporte de carga con el programa Garfield++. Los resultados de las simulaciones permitieron verificar que se puede obtener ganancias por encima de 10^4 aplicando voltajes de 400 V en cada una de las tres láminas GEM. Además, se encontró que la resolución de energía del detector simulado es 19,7%, lo cual está de acuerdo con las simulaciones y mediciones reportadas en la literatura.

In this work, a computational study of a GEM radiation detector was carried out with the objective of evaluating the performance of the detector for obtaining X-ray images. As performance evaluation criteria, the charge gain and energy resolution were used. High gain and good resolution mean that the obtainable images will have a good signal-to-noise ratio. To carry out this study, a geometry of three GEM sheets was defined with the GMSH program, the electric field was calculated with the ELMER program, and radiation detection and charge transport were simulated with the Garfield++ program. The results of the simulations allowed to verify that gains above 10^4 can be obtained by applying voltages of 400 V in each of the three GEM lines. Furthermore, it was found that the energy resolution of the simulated detector is 19.7%, which is in agreement with the simulations and measurements reported in the literature.