Estudo de viabilidade de produção de detectores gasosos microestruturados por ablação a laser
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-29092025-180313/ |
Resumo: | Este trabalho apresenta o estudo de viabilidade da produção de folhas GEM (Gas Electron Multiplier) por meio da técnica de ablação a laser, como alternativa à fabricação convencional baseada em litografia óptica e ataque químico. A proposta visa desenvolver uma tecnologia nacionalmente acessível, utilizando substratos comerciais flexíveis e um sistema de microfabricação a laser, com o objetivo de nacionalizar o processo e reduzir custos, mantendo desempenho comparável ao padrão internacional. Foram realizados testes com diferentes parâmetros de ablação, avaliando a geometria, circularidade e regularidade dos furos obtidos, bem como simulações por elementos finitos para estudar a distribuição de tensões mecânicas na folha durante o estiramento. A caracterização morfológica das microestruturas foi realizada por microscopia óptica e eletrônica, complementada por um sistema de escaneamento automatizado em super-resolução. Embora o desempenho elétrico das folhas tenha sido limitado por correntes de fuga em altas tensões, o que impediu sua validação funcional como detectores, os resultados obtidos demonstram que a técnica de ablação a laser é promissora para a fabricação de GEMs, com boa reprodutibilidade geométrica em larga escala. O trabalho também abre perspectivas para a futura transferência dessa tecnologia para empresas nacionais, com potencial de inserção no mercado internacional de detectores gasosos. |
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Estudo de viabilidade de produção de detectores gasosos microestruturados por ablação a laserFeasibility Study of the Production of Micropatterned Gaseous Detectors by Laser AblationDetectores de radiação.Gas electron multiplierMicrofabricaçãoMicrofabricationMultiplicador gasoso de elétronsRadiation detectors.Este trabalho apresenta o estudo de viabilidade da produção de folhas GEM (Gas Electron Multiplier) por meio da técnica de ablação a laser, como alternativa à fabricação convencional baseada em litografia óptica e ataque químico. A proposta visa desenvolver uma tecnologia nacionalmente acessível, utilizando substratos comerciais flexíveis e um sistema de microfabricação a laser, com o objetivo de nacionalizar o processo e reduzir custos, mantendo desempenho comparável ao padrão internacional. Foram realizados testes com diferentes parâmetros de ablação, avaliando a geometria, circularidade e regularidade dos furos obtidos, bem como simulações por elementos finitos para estudar a distribuição de tensões mecânicas na folha durante o estiramento. A caracterização morfológica das microestruturas foi realizada por microscopia óptica e eletrônica, complementada por um sistema de escaneamento automatizado em super-resolução. Embora o desempenho elétrico das folhas tenha sido limitado por correntes de fuga em altas tensões, o que impediu sua validação funcional como detectores, os resultados obtidos demonstram que a técnica de ablação a laser é promissora para a fabricação de GEMs, com boa reprodutibilidade geométrica em larga escala. O trabalho também abre perspectivas para a futura transferência dessa tecnologia para empresas nacionais, com potencial de inserção no mercado internacional de detectores gasosos.This work presents a feasibility study on the production of GEM (Gas Electron Multiplier) foils using laser ablation as an alternative to the conventional manufacturing method based on optical lithography and chemical etching. The aim is to develop a domestically accessible technology by employing commercially available flexible substrates and a laser microfabrication system, with the goal of nationalizing the production process and reducing costs while achieving performance comparable to international standards. Experimental tests were conducted under various ablation parameters to evaluate the geometry, circularity, and uniformity of the resulting microholes, alongside finite element simulations to assess the mechanical stress distribution during foil stretching. Morphological characterization was carried out through optical and scanning electron microscopy, complemented by a custom-built super-resolution automated scanning system. Although electrical performance was limited by leakage currents under high voltage (preventing functional validation of the foils as radiation detectors) the results demonstrate that laser ablation is a promising technique for GEM fabrication, capable of producing consistent microstructures over large areas. The work also opens perspectives for future technology transfer to domestic companies, with potential for insertion into the international market for gaseous detectors.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSilva, Tiago Fiorini daPalermo, Eduardo dos Santos2025-09-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-29092025-180313/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-09-30T15:07:02Zoai:teses.usp.br:tde-29092025-180313Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-30T15:07:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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