Performance of muon absorption and scattering methods for material discrimination in a portable scintillator-based tomographer using CORSIKA and GEANT4 simulations

• Autor: Rengifo Gonzales, Javier Alonso
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2026
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/33267
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/33267
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Muones; Tomografía; Procesamiento de imágenes--Técnicas digitales; Detectores--Diseño y construcción; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.03.00

En los últimos años, la tomografía de muones se ha desarrollado como una poderosa e innovadora técnica no invasiva para obtener imágenes de estructuras grandes o pequeñas con aplicaciones en diferentes áreas como geología, arqueología, seguridad y otras. En esta tesis, se presenta el diseño y simulación de un detector transportable y fácil de construir, basado en plásticos centelladores y fotomultiplicadores de silicio de tecnología actual. El sistema emplea una aproximación modular, donde la unidad de detection fundamental es una red 8 x 8 de plásticos centelladores, creando un solo plano de detección con un área activa de 48.4 48.4 cm2. Dos de estos planos forman un sub-detector, habilitando la reconstrucción de la trayectoria de los muones. Para una capacidad completa de la tomografía, el sistema completo usa dos de esos sub-detectores, posicionados en lados opuestos al objeto bajo investigación, para medir el ángulo de dispersión para diferenciar materiales. El flujo de rayos cósmicos que llega a la atmósfera terrestre, fue simulado con CORSIKA y se usó como datos de entrada para los materiales que fueron simulados usando GEANT4, donde el flujo de muones generado previamente fue transportado. Se usaron dos métodos de la tomografía de muones para diferenciar objetos hechos de diferentes materiales: absorción y dispersión. Las diferencias estadísticas para objetos de diversos tamaños y materiales son cuantificadas usando el número de desviaciones estándar. Usando un límite de 3 σ en el primer método concluimos que los materiales hechos de plomo pueden ser diferenciados de otros materiales. El tiempo de observación necesario para diferenciar un objeto hecho de plomo de uno de aluminio fue 1.3 0.2 días y 9.4 3.7 días usando el primer y segundo método, respectivamente.