FARO·ORIÓN-4

Física computacional · Banco de instrumentación gamma

Antes de medir,
hay que responder por el instrumento.

FARO es un banco de pruebas de instrumentación gamma. La campaña ORIÓN-4 revisa las cuatro etapas del tren de detección —colimador, detector, encapsulado y canalización espectral— y no libera ninguna hasta que exista un dictamen numérico que se pueda auditar.

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Tren de detección / ORIÓN-4MODELO CONCEPTUAL
Esquema de Tren de detección: Colimador y apoyos, Detector y compensación, Control térmico y espectroEsquema 2D · el 3D necesita WebGL
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Menor variaciónMayor variación
  • Colimador y apoyos
  • Detector y compensación
  • Control térmico y espectro
03 / COL-4Alineación ↗01 / EM-04Campo magnético ↗02 / T-5Perfil térmico ↗04 / G-4Respuesta espectral ↗

Un instrumento, cuatro preguntas. Montaje didáctico por subsistemas. Las formas, colores y movimientos explican relaciones físicas; no representan dimensiones de fabricación ni resultados calculados. Los controles cambian la ilustración.

Qué es FARO

FARO es un banco de pruebas y, sobre todo, una forma de trabajar. Cada instrumento que va a una campaña de medición pasa antes por aquí: se lo somete a pruebas de estabilidad, se registran sus sensibilidades y se documenta todo lo que se le hace.

Cuando una prueba no coincide con el patrón aprobado se abre una incidencia. La incidencia no se cierra porque alguien obtenga un número razonable. Se cierra con un dictamen: el modelo físico escrito como sistema de ecuaciones, un algoritmo propio y trazable, el residual calculado con los datos originales y una decisión explícita de aceptación o rechazo.

Esa exigencia es la razón de existir del banco. Un resultado correcto por una ruta que nadie puede reconstruir no sirve para una campaña: si el instrumento falla en el terreno, no hay manera de saber dónde empezó el problema.

La campaña ORIÓN-4

ORIÓN-4 es la campaña de preparación científica en curso. Su trabajo no es medir todavía, sino dejar el conjunto en condiciones de medir: cada etapa del tren de detección se revisa, se documenta y se libera por separado. El Paquete A es el primer lote de incidencias y avanza por cinco estados.

  1. Estado 1

    RevisiónSe detecta la discrepancia en la revisión de preparación científica.

  2. Estado 2

    AperturaSe abre la incidencia y se recupera la carpeta del analista anterior.

  3. Estado 3

    Nota D0El analista de guardia entrega el mapa de evidencia y se libera el ticket QA-101.

  4. Estado 4

    AlgoritmoRuta numérica propia, traza del procedimiento y residual con los datos originales.

  5. Estado 5

    DictamenJefatura MVN acepta o rechaza, y la etapa queda liberada para campaña.

El consorcio

FARO reúne cuatro unidades técnicas que responden por una etapa del instrumento cada una, más dos instancias que no miden nada: controlan que lo medido sea defendible.

Ninguna unidad cierra su propia incidencia. La separación entre quien produce el resultado y quien lo certifica es deliberada, y es lo que hace que el expediente tenga valor fuera del banco.

Unidades participantes en el Paquete A
Unidad de InstrumentaciónBanco EM-04 Compensación magnética del fotomultiplicador
Unidad de Control TérmicoEncapsulado T-5 Estabilidad térmica y ganancia del detector
Unidad de MetrologíaBastidor COL-4 Alineación mecánica y reproducibilidad angular
Unidad de EspectrometríaCanalización G-4 Respuesta del detector e identificación de picos
Jefatura de Modelado y Verificación NuméricaMVN Aprueba la formulación, libera tickets y emite el dictamen
Mesa de Control y Aseguramiento NuméricoMC / AN Cadena de custodia documental y marcado de salidas no certificadas

Los cuatro módulos y por qué importan

Las cuatro incidencias parecen problemas distintos —magnetismo, conducción de calor, elasticidad, espectrometría— y todas terminan en lo mismo: un sistema de ecuaciones lineales. Lo que cambia es la estructura de ese sistema, y la estructura decide qué se puede hacer con él. Un pivote casi nulo, una matriz que solo habla con sus vecinos, una simetría que hay que verificar antes de creerla, una diagonal que domina: cada caso cierra por una vía y se rompe por otra.

INC01Banco EM-04

Compensación magnética del fotomultiplicador

Un campo residual de fracciones de militesla desvía los electrones dentro del fotomultiplicador y corre la ventana de adquisición de 511 keV. Cuatro bobinas y cuatro sondas: hay que reconstruir las corrientes que cancelan el campo medido.

La sensibilidad más pequeña de la tabla está a tres órdenes de magnitud del resto. El cierre exige mostrar cómo se evitó dividir por ella.

Modelo
A I = −B
Incógnitas
Corrientes I₁… I₄
Criterio
max |Iᵢ| ≤ 1.50 A
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EM-04 / INC01MODELO CONCEPTUAL
Esquema de EM-04: Cuatro bobinas, Cuatro sondas, Recorrido electrónicoEsquema 2D · el 3D necesita WebGL
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Campo desviadoCampo compensado
  • Cuatro bobinas
  • Cuatro sondas
  • Recorrido electrónico

INC02Encapsulado T-5

Mapa térmico de la espina de disipación

La ganancia del detector depende de la temperatura del encapsulado, y el perfil interno no se mide: se reconstruye a partir de las conductancias entre nodos vecinos y las fuentes internas.

La versión de campaña tendrá decenas de miles de nodos. El perfil hay que obtenerlo sin formar nunca la matriz completa.

Modelo
A T = b
Incógnitas
Temperaturas T₁… T₄
Criterio
max Tᵢ < 45 °C
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T-5 / INC02MODELO CONCEPTUAL
Esquema de T-5: Cuatro nodos internos, Conductancias vecinas, Fronteras fijasEsquema 2D · el 3D necesita WebGL
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Menor aporteMayor aporte
  • Cuatro nodos internos
  • Conductancias vecinas
  • Fronteras fijas

INC03Bastidor COL-4

Alineación mecánica del colimador direccional

El colimador define la dirección que el detector mira. Sus cuatro apoyos elásticos están acoplados entre sí y los desplazamientos medidos quedan cerca del margen de aceptación angular.

La matriz de rigidez trae dos promesas físicas —simetría y energía elástica positiva— que hay que comprobar con los datos reales antes de usarlas.

Modelo
K u = f
Incógnitas
Desplazamientos u₁… u₄
Criterio
max |uᵢ| < 1.25 mm
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COL-4 / INC03MODELO CONCEPTUAL
Esquema de COL-4: Cuatro apoyos, Cuerpo del colimador, Eje de referenciaEsquema 2D · el 3D necesita WebGL
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Sin desplazamientoDesplazamiento ampliado
  • Cuatro apoyos
  • Cuerpo del colimador
  • Eje de referencia

INC04Canalización G-4

Corrección de respuesta cruzada del detector

Cada ventana espectral recoge una fracción de los eventos de sus vecinas. Las tasas que informa el equipo no son las tasas físicas, y la identificación automática de picos trabaja sobre las tasas informadas.

La corrección corre en el equipo embebido de guardia, con un techo de doce barridos por análisis. Converger no basta: hay que converger a tiempo.

Modelo
R s = m
Incógnitas
Tasas s₁… s₄
Criterio
Residuo relativo < 10⁻⁸ · ≤ 12 barridos
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G-4 / INC04MODELO CONCEPTUAL
Esquema de G-4: Cuatro ventanas, Picos esquemáticos, Respuesta entre vecinasEsquema 2D · el 3D necesita WebGL
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Sin intercambioMayor intercambio
  • Cuatro ventanas
  • Picos esquemáticos
  • Respuesta entre vecinas

Expedientes del Paquete A

Cada expediente inicial reúne lo que existe hasta ahora: el acta de recepción, la cadena de custodia, el memorando físico, el registro primario de medición, el código sin certificar del analista anterior y la salida heredada que no cierra el caso. Deliberadamente no traen el procedimiento: eso es el trabajo.