ABSTRACT
Abstract Among the latest ionizing radiation detectors, those based on chromium compensated gallium arsenide (GaAs:Cr) are ones of the most competitive for many applications due to their high Z and strong resistance to radiation damage. They have been used in high energy physics research, medical visualization and spatial technologies, geological prospecting, among other advanced fields. The object of this work is a 900 µm GaAs:Cr detector with Timepix readout technology. Some detector characteristics for three experimental conditions were measured and studied by using the X-rays from a synchrotron and an X-ray tube provided with different materials for obtaining the corresponding fluorescence photons. A complex function was used to decompose the differential spectra into the most important contributions involved. As an additional tool for the research, the mathematical modeling of the mobility of charge carriers generated by radiation within the active volume of the detector was used. The results of these charge sharing effect studies showed a noticeable prevalence in the detector of this effect, changing its contribution according to the experiment characteristics. The detector was calibrated for the planned experiments and the energy resolution was determined. From the analysis of all the obtained results and their comparison with those reported in literature, it was confirmed that the detector has a marked charge-sharing effect between neighboring pixels, being its performance more impaired as the energy of incident photons increases.
Resumen Entre los últimos detectores de radiación ionizante, los basados en arseniuro de galio compensado con cromo (GaAs: Cr) son de los más competitivos para muchas aplicaciones debido a su alto Z y fuerte resistencia al daño de la radiación. Se han utilizado en investigación de física de alta energía, visualización médica y tecnologías espaciales, prospección geológica, entre otros campos avanzados. El objeto de este trabajo es un detector de GaAs: Cr de 900 µm con tecnología de lectura Timepix. Algunas características del detector para tres condiciones experimentales se midieron y estudiaron utilizando rayos X de un sincrotrón y un tubo de rayos X provisto de diferentes materiales para obtener los fotones de fluorescencia correspondientes. Se utilizó una función compleja para descomponer los espectros diferenciales en las contribuciones más importantes involucradas. Como herramienta adicional para la investigación, se utilizó el modelado matemático de la movilidad de los portadores de carga generados por la radiación dentro del volumen activo del detector. Los resultados de estos estudios de efecto de carga compartida mostraron una prevalencia notable en el detector de este efecto, cambiando su contribución según las características del experimento. El detector se calibró para los experimentos planificados y se determinó la resolución de energía. A partir del análisis de todos los resultados obtenidos y su comparación con los reportados en la literatura, se confirmó que el detector tiene un marcado efecto de reparto de carga entre píxeles vecinos, y su rendimiento se ve más afectado a medida que aumenta la energía de los fotones incidentes.
ABSTRACT
En este trabajo se caracteriza la distribución de carga del tallo aceptor del tARN, considerando todas las posibles combinaciones de pares Watson-Crick. El estudio se realizó con 256 fragmentos moleculares de 10 nucleótidos que modelan los tres primeros pares del tallo aceptor, la base diferenciadora y el extremo CCA. Para caracterizar los nucleótidos se proponen dos descriptores locales basados en la distribución de carga de la base nitrogenada de cada nucleótido, los cuales se calculan a partir de las cargas parciales de Mulliken obtenidas de cálculos HF/6-31G. La caracterización y clasificación de los tallos según estos descriptores mostró cómo la base diferenciadora tiene un comportamiento particular respecto a los demás nucleótidos del tallo y una fuerte influencia sobre el extremo CCA. La clasificación de nueve variaciones del tallo aceptor del tARNAla mostró una buena relación estructura-actividad que pone en evidencia la bondad de los descriptores propuestos para caracterizar de manera local la distribución de carga de estas biomoléculas.
In this work the charge distribution of the tRNA acceptor stem is characterized, considering all the possible Watson- Crick base pair combinations. 256 RNA fragments modeled by 10 nucleotides were used in order to model the first three pairs of the acceptor stem, the discriminator base and the CCA end. We propose two local charge descriptors based on the charge distribution of the nitrogenated base to characterize each nucleotide. These descriptors were computed from atomic partial charges derived from HF/6-31G calculations. From the characterization and classification of the stems according to the proposed descriptors, we found a special behavior for the discriminator base (in contrast to the other positions) and a strong effect of this position on the CCA end. The classification of nine variations of the tRNAAla acceptor stem showed a good structure-activity relationship that makes evident the usefulness of the proposed descriptors to characterize the local charge distributions of these biomolecules.
Nesse estudo é caracterizada a distribuição da carga do talo aceitador considerando- se todas as combinações possíveis dos pares Watson-Crick. O estudo realizouse com 256 fragmentos moleculares dos 10 nucleotídeos que modelam os três primeiros pares do talo aceitador, a base diferenciadora e o extremo CCA. Com o intuito de caracterizar cada nucleotídeo, foram propostos dois descritores locais baseados na distribuição de carga da base nitrogenada de cada nucleotídeo, os quais se calculam a partir das cargas parciais de Mulliken obtidas de cálculos HF/6-31G. A caracterização e classificação dos talos segundo esses descritores demonstrou um particular comportamento da base diferenciadora em relação aos demais nucleotídeos do talo e uma forte influência sobre o extremo CCA. A classificação de nove variações do talo aceitador do tRNA mostrou uma boa relação estrutura-atividade que colocam em evidência a utilidade dos descritores propostos para caracterizar de maneira local a distribuição de carga dessas bio-moléculas.