Tiago Fiorini Da Silva.

Desenvolvimento e aplicação de técnicas de feixes iônicos para irradiação de materiais e caracterizações relevantes à tecnologia de fusão nuclear.

Neste projeto, propomos uma rota alternativa à convencional para a produção de detectores do tipo Gaseous Electron Multiplier (GEM), usados na física nuclear e de partículas para detecção de radiação. Atualmente, esses detectores, que são amplamente utilizados no CERN, por exemplo, são produzidos por litografia ótica e uma sequência de ataques químicos. Tal método limita as variações geométricas dos dispositivos e é relativamente lento na produção de modificações em projetos. Propomos a utilização da tecnologia de impressão 3D de multi-materiais para a produção da estrutura do GEM em uma sequência de camadas híbridas orgânico-inorgânica. Essa possível rota de fabricação oferecerá um novo método de fabricação rápido e adaptável. A proposta baseia-se em métodos avançados de impressão 3D, nos quais a Universidade de Nottingham tem um histórico importante, tanto de desenvolvimento de impressoras quanto na formulações adequadas de materiais compatíveis com a técnica. Este projeto de pesquisa tem o potencial de gerar impacto disruptivo em experimentos e instalações de Física de Altas Energias, e de outras áreas com aplicações deste tipo de detector, que possam se beneficiar com novos projetos melhorados dos GEMs.

Este projeto destina-se à elaboração de sistemas de computação autômatos para
análises em grande escala de espectros de raios-x produzidos com a técnica PIXE, e de
espectros de retroespalhamento produzidos com a técnica RBS. Pretende-se que os códigos
sejam capazes de produzir avaliações de parâmetros com qualidade metrológica (tais como
incertezas, limites de quantificação e testes de inferência) para a elaboração de relatórios e
laudas de análises. Para tanto, o grupo de pesquisa empregará técnicas de aprendizado de
máquina para a realização de auto-calibração, detecção automática de sinal e atribuição
elementar utilizando-se de técnicas de reconhecimento de padrão, algoritmos genéticos,
buscas informada, e algoritmos de clusterização. Adicionalmente, realizar-se-á a quantificação
elementar, por meio de otimização com múltiplos objetivos e redes neurais em modo de
regressão. Pretende-se com este projeto, que o grupo de pesquisa desenvolva competências
computacionais em inteligência artificial aplicado ao processamento de dados físicos em
massa, viabilizando estudos de larga escala usando os métodos de feixes iônicos.

Este projeto propõe a formação de uma estrutura laboratorial para testes de
desempenho de detectores gasosos micro-estruturados utilizando feixes de íons de baixa
energia. Mesmo sendo voltados à detecção de íons de altas energias, o fato de íons de baixa
energia depositarem muito mais energia nos detectores gasosos os torna mais adequados para
ensaios relacionados a supressão de refluxo de íons positivos, a estudos de desgastes, medidas
de curvas de caracterização e estudos de formação de pulsos.
A principal estrutura a ser utilizada neste projeto está instalada no Laboratório de
Análises de Materiais com Feixes Iônicos (LAMFI). Este laboratório possui um acelerador de íons
capaz de gerar feixes de prótons com energias entre 0,4 e 3,4 MeV, e de alfas com energias entre
0,5 e 5,4 MeV, em ambos os casos com acurácia melhor que 0.5%. O controle de dose depositada
é melhor que 1% e é possível se atingir um amplo intervalo de produção de taxa de eventos.