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The NEXT experiment: DAQ, Backgrounds and medical applications

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The NEXT experiment: DAQ, Backgrounds and medical applications

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dc.contributor.advisor Gómez Cadenas, Juan José
dc.contributor.advisor Ferrario, Paola
dc.contributor.advisor Muñoz Vidal, J.
dc.contributor.author Benlloch Rodríguez, José María
dc.contributor.other Departament de Física Atòmica, Molecular i Nuclear es_ES
dc.date.accessioned 2020-12-16T12:36:43Z
dc.date.available 2020-12-17T05:45:06Z
dc.date.issued 2020 es_ES
dc.date.submitted 18-12-2020 es_ES
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10550/76715
dc.description.abstract The NEXT collaboration proposes a high pressure xenon TPC to search for neutrinoless double beta decays of Xe-136 at Laboratorio Subterráneo de Canfranc. In this work we present the Data Acquisition system of NEXT-White. To transfer efficiently and store all the relevant information regarding the events detected, a specific-purpose binary format has been defined. A decoding software that translates those binary files to higher-level HDF5 files has been implemented and described in detail. To ensure quality, an automated testing system has been implemented. The performance of the system has been improved by adding the possibility of using a Huffman compression algorithm. The second part includes an upgrade on the sensitivity studies for the NEXT-100 detector using the latest radiopurity measurements. The study presented in this thesis includes a detailed simulation of the drift, the effect of the electronics and the reconstruction. The results found highlight the critical importance of dealing with the electron cloud diffusion in larger detectors. One solution to the problem is the use of a Richardson-Lucy algorithm that can recover an underlying image blurred by a known Point Spread Function. In the case of NEXT, these PSFs can be produced by analyzing point-like Kr-83m events. Lastly, the technology developed for the NEXT detectors can also be applied to medical imaging. PETALO is a proposed PET scanner based on liquid xenon (LXe) with SiPM readout. This technology offers several advantages: a very fast scintillation with a high light yield; LXe is a continuous medium with uniform response; and, potentially, identification and reconstruction of Compton events. LXe produces Cherenkov radiation that could be used to achieve a very fast Coincidence Resolving Time in a TOF-PET. A Geant4-based Monte Carlo simulation has been carried out to assess the performance of such a detector. The study presented is a proof-of-concept showing that a CRT of ~30 ps could be achieved with sufficiently fast sensors and electronics. en_US
dc.description.abstract La colaboración NEXT propone una TPC de xenón a alta presión para la búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos del Xe-136 en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc. En este trabajo presentamos el sistema de adquisición de datos (DAQ) de NEXT-White. Para transferir y almacenar de forma eficiente toda la información relativa a los eventos detectados se ha definido un formato binario de datos de propósito específico. Se describe en detalle el software de decodificación implementado para traducir dichos ficheros binarios a un formato de más alto nivel (HDF5). Para asegurar la calidad del software, se ha implementado también un sistema de testing automático. El rendimiento del sistema se ha mejorado añadiendo la posibilidad de comprimir los datos usando códigos de Huffman. La segunda parte incluye una actualización de los estudios de sensibilidad del detector NEXT-100 usando las últimas medidas de radiopureza. El estudio presentado en esta tesis incluye una simulación detallada de la deriva de los electrones, el efecto de la electrónica y la reconstrucción. Los resultados obtenidos destacan la importancia crítica de tratar el problema de la difusión de la nube de electrones en detectores grandes. Una solución para este problema es el uso del algoritmo de Richardson-Lucy, capaz de recuperar una imagen que ha sido difuminada por una PSF conocida. En el caso de NEXT, estas PSFs se pueden obtener analizando eventos de Kr-83m. Por último, la tecnología desarrollada para los detectores de NEXT también puede tener aplicaciones en imagen médica. PETALO es una propuesta de escáner PET basado en xenón líquido con SiPM para leer las señales. Esta tecnología ofrece varias ventajas: un centelleo muy rápido con una gran emisión de luz; el xenón líquido es un medio continuo con respuesta uniforme; y, potencialmente, la identificación y reconstrucción de eventos Compton. El xenón líquido produce radiación Cherenkov que podría ser utilizada para conseguir un CRT (Coincidence Resolving Time) muy rápido en un TOF-PET. Se ha realizado una simulación con Geant4 para evaluar el rendimiento de un sistema con esas características. El estudio presentado es una prueba de concepto que muestra que un CRT de ~30 ps podría ser conseguido con sensores y electrónica suficientemente rápidas. es_ES
dc.format.extent 242 p. es_ES
dc.language.iso en es_ES
dc.title The NEXT experiment: DAQ, Backgrounds and medical applications es_ES
dc.type doctoral thesis es_ES
dc.subject.unesco UNESCO::FÍSICA es_ES
dc.embargo.terms 0 days es_ES

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