Tomografía muónica de alta resolución aplicada a la evaluación de la densidad de materiales en el contexto de la industria, la ingeniería civil y la hidrología

Abstract

Esta tesis ha sido realizada en la empresa Muon Systems en el marco del programa "Ayudas para contratos para la formación de doctores en empresas (Doctorados Industriales) 2018". Muon Systems trabaja aplicando a problemas industriales una técnica de END (Ensayos No Destructivos) denominada muografía. La tomografía muónica, o muografía, es una técnica capaz de determinar la distribución de la densidad de la materia, valiéndose de los datos aportados por los muones que la atraviesan. Esta tesis está enfocada en la muografía de scattering, que hace uso de las desviaciones de los muones para inferir la densidad del material atravesado. Dicha modalidad se desarrolla en la tesis con el objetivo de mejorar su resolución y resolver nuevas aplicaciones. Se describe la puesta a punto de detectores basados en Cámaras Proporcionales Multihilo, siendo estudiadas su eficiencia, resolución y la reconstrucción de eventos. La tecnología es después aplicada mediante enfoques innovadores a diversos objetivos como la detección de grietas en hormigón, y la estimación del Equivalente de Agua de la Nieve y del nivel de llenado de un horno de fundición. Se alcanzan precisiones del orden de 1 cm, incluso de milímetros, dependiendo de los materiales involucrados y las características de cada aplicación.

This thesis has been carried out in the company Muon Systems within the framework of the program "Ayudas para contratos para la formación de doctores en empresas (Doctorados Industriales) 2018". Muon Systems works applying to industrial problems a NDT (Non-Destructive Testing) technique named muography. Muon tomography, or muography, is a technique capable of determining the density distribution of matter, using the data provided by the muons that pass through it. This thesis is focused on scattering muography, which makes use of muon deflections to infer the density of the material traversed. This modality is developed in the thesis with the aim of improving its resolution and solving new applications. The commissioning of detectors based on Multi-Wire Proportional Chambers (MWPCs) is described, and their efficiency, resolution and the event reconstruction are studied. The technology is then applied by means of innovative approaches to various objectives such as the detection of cracks in concrete, and the estimation of the Snow Water Equivalent (SWE) and the filling level of a smelting furnace. Accuracies in the order of 1 cm, even millimetres, are achieved, depending on the materials involved and the characteristics of each application.