Calibração de detetores RPC para muografia
A muografia é uma técnica de criação de imagem semelhante à radiografia, mas utilizando muões produzidos por raios cósmicos na atmosfera terrestre. A alta taxa de muões que chegam ao solo e a sua capacidade de penetração na matéria permitem criar imagens de grandes estruturas: por exemplo, edíficios ou minas.
Neste projeto far-se-á a calibração de um telescópio de muões a funcionar nos laboratórios do LIP em Coimbra. O telescópio é composto por Câmaras de Placas Resistivas (RPC), que contém um gás que é ionizado pela passagem do muão. A posição de passagem em quatro planos consecutivos é detectada em "pixeis". A calibração pretende caracterizar e uniformizar a resposta em pixeis de diferentes formatos - usando os sinais do próprio telescópio e outras medições adicionais.
O objetivo é melhorar a sensibilidade das imagens do efíficio do Departamento de Física, antes de o telescópio ser usado noutros locais.
Experiment : DetLab
Node : Coimbra
Supervisor(s) : Alberto Branco, Paolo Dobrilla, Sofia Andringa
Email : alberto@coimbra.lip.pt
Number of students : 2
Dates : Aproximadamente 1-2 meses, datas flexíveis
Desenvolvimento de uma nova tecnologia para detetores de neutrões
Atualmente estamos a desenvolver uma nova tecnologia para detetores de neutrões térmicos em colaboração com parceiros internacionais de grandes institutos para a investigação com neutrões, como por exemplo, do reator nuclear Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) na Alemanha, do ISIS Neutron and Muon Source na Inglaterra e da ESS - European Spallation Source na Suécia, sendo esta a maior infra-estrutura dedicada à ciência atualmente em construção na Europa. O aluno participará nos trabalhos de investigação em curso no grupo, envolvendo simulação e otimização de detetores de neutrões baseados em câmaras de placas resistivas (RPCs), utilizadas na física das altas energias e astro-partículas, combinadas com conversores de neutrões do estado sólido (10B4C). O aluno terá ainda a oportunidade de participar no desenvolvimento de um protótipo de um detetor para neutrões térmicos, atualmente em curso. Participará em testes experimentais com fontes radioativas, bem como na recolha de dados e sua análise tendo em vista a caracterização da resposta do detetor em face dos princípios físicos envolvidos no seu funcionamento.
Experiment : nDet
Node : Coimbra
Supervisor(s) : Luís Margato e Andrey morozov
Email : margato@coimbra.lip.pt
Number of students : 3
Dates : 1-2 meses, datas flexíveis
Muões num balão: medidas do fluxo de muões até à estratosfera
A maioria dos raios cósmicos que chegam à Terra são produzidos por explosões de supernovas na nossa galáxia. Cerca de 90% são protões, 9% são núcleos de hélio e os restantes são núcleos mais pesados. Quando estas partículas interagem com a atmosfera, dão origem a um “chuveiro” de partículas, incluindo piões e kaões que rapidamente decaem dando origem a muões (as únicas partículas carregadas resultantes da interacção dos raios cósmicos que chegam ao solo).
Os muões são partículas fundamentais e pertencem à classe dos leptões, tendo carga eléctrica +1 ou -1, uma massa cerca de 200 vezes maior que a do electrão e são também instáveis: o seu tempo de vida em repouso é de cerca de 2.2 µs, decaindo para um electrão, um neutrino e um anti-neutrino. Dado que são produzidos acima de 10 km de altitude, não se esperaria, de acordo com a física clássica, que chegassem à superfície da Terra em grande número. No entanto, dada a sua energia muito elevada, a dilatação relativista do tempo aumenta o seu tempo de vida, sendo possível observar um fluxo de aproximadamente 1 muão/cm2/min ao nível do mar.
Durante este estágio os alunos irão ter formação básica em Física de Partículas e detectores associados, bem como estudar a formação de chuveiros de partículas pela interacção de raios cósmicos na atmosfera. Em simultâneo, irão preparar a electrónica e software associado para aquisição de dados de dois pequenos detectores de partículas que foram construídos por alunos durante estágios de anos anteriores. O objectivo final é montar um sistema de aquisição de dados portátil que permita a medição do fluxo de muões, e preparar toda a logística necessária (e.g. localização por GPS, comunicação rádio para transmissão de dados) para enviar (e recuperar) o setup experimental num balão estratosférico de forma a medir a variação do fluxo de muões com a altitude até cerca de 30 km.
Experiment : CCMC
Node : Coimbra
Supervisor(s) : Alexandre Lindote, Filipe Veloso, Francisco Neves
Email : alex@coimbra.lip.pt
Number of students : 3
Dates : July
Non invasive temperature monitoring device
Non-invasive temperature measurement has many applications, from biology (e.g. monitoring of nesting birds) to industry (e.g. products in a conveyor belt) or medicine (e.g. fever check).
Recent developments in software tools for the recognition of patterns in images (e.g faces or objects) allows for fast processing of complex scenes acquired using a simple camera and a small computer, such as a Raspberry Pi. Combining this capability with data acquired using an infrared (IR) thermal camera it is possible to monitor an entire room with multiple regions of interest using a single device, which can be made mobile.
In this task, the student will develop a small real time monitor system; will make use of computer vision (CV) and machine learning (ML) algorithms to identify regions of interest from images acquired with an optical camera (e.g. a bird, frozen food, the forehead of a person); will match it to the output image of a thermal camera; will measure the corresponding temperature and set an alarm if the temperature is out of the allowed range.
The know-how which will be acquired by the student has also many applications in other areas of applied physics and biophysics, as for example, in the detection of features of interest in raw signals, track identification and reconstruction, categorization of event topologies or medical imaging.
Experiment : CCMC
Node : Coimbra
Supervisor(s) : Francisco Neves, Filipe Veloso
Email : neves@coimbra.lip.pt
Number of students : 3
Dates : July 2021
Testes do novo detetor de tempo de voo para experiência HADES.
O espectrómetro HADES instalado no GSI Darmstad (https://hades.gsi.de/) está a sofrer um upgrade que inclui um novo detetor de tempo de voo na região forward. O grupo de detetores RPC do LIP esta a construir este detetor baseado na tecnologia de câmaras de placas resistivas (RPC em ingles). Estes detetores caraterizam-se por uma elevada resolução temporal e uma alta eficiência de deteção. Os candidatos irão participar nos testes feitos no laboratório (nomeadamente testes de resolução temporal e eficiência com raios cósmicos) com os detetores que serão instalados no fim do ano na Alemanha.
Experiment : RPC
Node : Coimbra
Supervisor(s) : Alberto Blanco
Email : alberto@coimbra.lip.pt
Number of students : 3
Dates : Aproximadamente 1-2 meses, datas flexíveis
Development of a portable system for scintillation detection
Organic scintillators with novel polymeric substrates are being developed in collaboration with the Institute for Polymers and Composites of the Minho University towards the design of detectors for future collider experiments. Radiation hardness and large scintillation light output of the materials are two critical points to optimize since the combination of these factors determine the lifetime and applicability of the scintillators.
This project will focus on the assembly and test of a compact and portable device to detect scintillation light from small samples of scintillators. It will consist of a light-tight box housing an ultraviolet light source, the support for the scintillator sample to test and a photodetector. Such an instrument is required for sample monitoring at the production line to pre-select scintillating polymeric blends.
The assembly and test stage will be carried out at LIP is Laboratory of Optics and Scintillating Materials - LOMaC - using reference scintillator samples.
Experiment : ATLAS
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Rute Pedro, João Gentil, Agostinho Gomes
Email : rute@lip.pt
Number of students : 2
Dates : July and 1 to 15 September
Estudo de um microdosimetro de fibras cintilante em diferentes ambientes de radiação utilizando o codigo FLUKA
A dosimetria de elevada resolução e a microdosimetria desempenham um papel fundamental na caracterização
do campo de radiação em radioterapia com iões pesados. O conhecimento da energia depositada à escala sub-mm
é essencial para reduzir as incertezas no alcance de protões e iões de carbono nos tecidos (na região do
pico de Bragg). Pretende-se com este trabalho dar um contributo para o estudo da resposta óptica de fibras
cintiladoras extremamente finas, que são a base de um microdosimentro actualmente em desenvolvimento no LIP.
Este sera um trabalho de simulação utilizando o codigo FLUKA para preparação dos testes do microdosimetro em instalação de irradiação existentes em Portugal (IPO, Hospital Santa Maria, ICNAS etc.).
Experiment : RADART
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Duarte Guerreiro, Jorge Sampaio, Joao Gentil
Email : jsampaio@lip.pt
Number of students : 1
Dates : 1 July - 15 September ( - 2 weeks in August)
High-precision timing detectors for HL-LHC
The group is developing high precision timing detectors based on LYSO crystals, silicon photomultipliers and dedicated ASIC electronics for the extended upgrade of the CMS experiment towards the future high-luminosity LHC (HL-LHC). The student will be involved in the experimental tests of the detectors for performance evaluation.
Experiment : CMS
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Tahereh Niknejad
Email : tniknejad@lip.pt
Number of students : 1
Dates : July - August (to be agreed)
Investigating ANN and their use in the reconstruction of high energetic photons with the R3B calorimeter CALIFA
The Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) is an unique International Facility aiming to produce previously unobtainable reactive ion beams at unprecedented intensities and quality. The R3B setup – Reactions with radioactive ion beams – investigates nuclear structure, astrophysics and reactions. The newly developed versatile experimental setup was constructed to have high efficiency, acceptance and resolution for inverse- kinematic complete measurements. The dedicated CALIFA surrounds the target and can work as spectrometer, calorimeter or hybrid detector. One of the function is to detect photons up to 20 MeV. The focus of this work will be to investigate artificial neural networks to optimize advance gamma reconstruction algorithms. For this both simulations and actual real data are available.
Experiment : NUC-RIA
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Daniel Galaviz, Pamela Teubig
Email : galaviz@lip.pt
Number of students : 1
Dates : Flexible dates: from July to September
Radiation at Mars with SRAM-based monitors
Radiation is one of the major hazards for manned and unmanned missions to Mars. Because the Mar’s atmosphere is much thinner than the Earth’s, Galactic Cosmic Rays (GCRs) and Solar Energetic Particles (SEPs), can reach the ground and damage biological and electronical systems. Scientific missions are expensive endeavors with limited mass and power for each instrument. For this reason, radiation monitors that are usually seen as housekeeping instruments are often overlooked. In fact, measurements of the Martian radiation environment have been made only by flybys of missions to the outer system, and by the Radiation Assessment Detector (RAD) on the Curiosity rover.
While radiation effects on electronic components are a major concern for space missions, they also provide information about the environment that caused them. In the last decade, different technologies have been explored as an inexpensive way to monitor radiation. One of the most promising devices are SRAMs. Single Event Upsets, i.e., bit flips caused by energetic particles on these devices follow the same response of standard silicon telescope detectors used in Space missions. In this project, the student will study the sensitivity of the European Space Agency (ESA) SEU Monitor to study its sensitivity in interplanetary Space, Mars orbit, and Mars surface, and compare it to the measurements made in Geostationary orbit.
Experiment : SpaceRad
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Marco Pinto, Luisa Arruda
Email : mpinto@lip.pt
Number of students : 2
Dates : June-August (negotiable)
Setting up a spectrometer to measure the absolute light yield of scintillating materials
Plastic scintillators are a fundamental sensitive material used in the construction of particle physics detectors. They are widely used at the LHC, namely on the hadronic barrel calorimeter of ATLAS (TileCal), and current understanding places this technology as a viable option for the construction of future detectors. However, the development of radiation-harder materials with larger scintillation efficiency will be fundamental to meet the challenging criteria of the design of new experiments. In this internship, the work will focus on measuring this efficiency by preparing a setup to measure the absolute light yield of scintillators, a fundamental characteristic of scintillating materials and also an indispensable parameter for their simulation. The aim of the internship will be to assemble and test the spectrometer system from nuclear instrumentation modules, which requires testing different combinations of hardware modules and photodetectors and defining the best arrangement for the setup. The tests will be made against measurements of the absolute light yield of reference scintillating fibres.
Experiment : LOMaC
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Agostinho Gomes, Luis Gurriana, João Gentil Saraiva
Email : gentil@lip.pt
Number of students : 1
Dates : July-September (- 2 weeks in August)
Simulating the impact of proton therapy on amyloid protein structures using Geant4-DNA
Traditional radiotherapy (RT) is commonly associated with the treatment of cancer, however it also has successfully been implicated for the treatment of toxic protein aggregates of chronic degenerative disorders. Proton therapy could be a promising alternative for the treatment. However, it is unknown the impact of the use of proton beams on these toxic protein aggregates. Within this project, the student will use the particle transport simulation code GEANT4, combined with the specific Geant4-DNA toolkit, to assess the impact of proton irradiation on brain cells and amyloids.
Experiment : RADART
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Pamela Teubig, Daniel Galaviz, Manuel Xarepe
Email : pteubig@lip.pt
Number of students : 2
Dates : Flexible, from July to September
Simulation of large scintillators for future HEP experiments using GEANT4
Calorimeters using plastic scintillators are showing an amazing performance in current running experiments as in the ATLAS tile calorimeter (TileCal) of the LHC. This type of technology is seen as a reliable option for future calorimeters for the next generation of high energy experiments at the Future Circular Collider (FCC). A big part of the work in the preparation of these huge detectors relies on simulations capable to show their real impact on physics and in particle physics we rely on codes like GEANT4. In these simulations, every single element of the detector are simulated and in this internship, we will follow up on the validation of the experimental setup used at LOMaC to characterize large scintillators. This needs to be fine-tuned and in particular, we need to investigate the differences seen in the scintillator response between simulation and experimental data. If time allows we will explore possible configurations for the coupling and assembly of these materials in calorimeters. The internship may work fully remote but visits to the laboratory to inspect the setup and the materials although not mandatory will be welcomed and probably inspirational. Having some basic knowledge of C++ will certainly be helpful (go faster) but not necessary or mandatory (go slower but also learn a lot on how a particle physics
simulation is done).
Experiment : LOMaC
Node : Lisboa
Supervisor(s) : João Gentil Saraiva, Bernardo Tome, Ana Luísa Carvalho
Email : gentil@lip.pt
Number of students : 2
Dates : 1 July - 15 September ( - 2 weeks in August)
Sistema de alta tensão do Tilecal
A renovação do detector ATLAS para funcionar no LHC de alta luminosidade (HL-LHC) implica a substituição de toda a electrónica do calorímetro hadrónico Tilecal, incluindo o sistema de alta tensão (HV) que alimenta os cerca de 10000 fotomultiplicadores do Tilecal pois o sistema actual não suporta a radiação prevista para o HL-LHC.
O novo sistema de alta tensão vai estar localizado fora do detector numa zona não exposta à radiação (caverna USA15), e consiste em cartas reguladoras e distribuidoras de alta tensão e cartas com conversores DC-DC de alta tensão que produzem a HV primária (HV supplies). Para levar a HV ao detector serão usados cabos de cerca de 100 metros de comprimento, e dentro do detector a HV será distribuída por cartas de distribuição Hvbus. O novo sistema de HV está a ser desenvolvido no LIP. Novos protótipos estão a ser desenhados e testados.
Um protótipo da carta HV remote está em produção e será testada em conjunto com o protótipo da carta HV supplies. As cartas serão testadas no protótipo da crate ou com recurso a placas adaptadoras para a ligação entre elas, utilizando software específico desenvolvido para o respectivo controlo e monitorização. Neste estágio será avaliado o desempenho dos vários protótipos.
Experiment : ATLAS
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Agostinho Gomes e Guiomar Evans
Email : agomes@lip.pt
Number of students : 1
Dates : Datas flexíveis a partir de Julho, duração de cerca de 1 mês
Telescópio de muões / Chuveiros atmosféricos - Laboratório de Raios Cósmicos (LabRC)
Os muões são partículas criadas na interação dos raios cósmicos com a atmosfera.No Laboratório de Raios Cósmicos existem detectores de cintilação capazes de detectar estas partículas. O sinal resultante da passagem do muão assim como o instante de tempo da sua passagem, são determinados com o auxílio de uma placa de aquisição de dados desenvolvida pelo laboratório de Fermilab (USA). O que se propõe neste trabalho é medir a taxa de muões com um detector telescópico, operacionalizando o detector e participando no desenvolvimento de um software de aquisição de dados, controlo e de monitorização dos resultados de física, usando a paralelização de processos em computação.
(alunos 2º, 3º, 4º anos)
Experiment : AMS
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Fernando Barão
Email : fernando.barao@tecnico.ulisboa.pt
Number of students : 2
Dates : 1-2 meses - Julho, Setembro (até ao início das aulas)
Thermal evaporation of thin layers of Copper for detector development
Resistive heating vacuum evaporation is a traditional tool used in the deposition of thin coatings on thicker surfaces, with thicknesses ranging from a few tenths of nanometers to few micrometers. The group is interested in the production of thin copper layers on glass slides, forming strips, with possible application in gaseous detector technology. The student will learn the basic principles of resistive heating vacuum evaporation, as well as working on the design of the mask needed for the creation of the strip pattern.
Experiment : NUC-RIA
Node : Lisboa
Supervisor(s) : Manuel Xarepe, Pamela Teubig
Email : mxarepe@lip.pt
Number of students : 1
Dates : Flexible dates. From July to September
Assessing the class of functions learnt by Deep Learning models on low-level jet data formats
Deep Learning models offer a very versatile approach to Machine Learning tasks as they can abstract high-level features from low-level formats. In the context of High-Energy Physics, this might represent the capacity to learn new observables that have not been considered or proposed so far. In this work we will study how different architectures can predict different known jet substructure variables.
Experiment : ATLAS
Node : Minho
Supervisor(s) : Nuno Castro, Miguel Romão, Rute Pedro
Email : mcromao@lip.pt
Number of students : 1
Dates : Jul-Ago