Lezione 0
•Mi Presento…
•Introduzione al Corso
•Obiettivi
•Il Programma
•I Testi
•Svolgimento del Corso
•L’Esame
•Le relazioni di laboratorio
•Altro…
Mi Presento…
•
Innanzitutto benvenuti a questo corso!
•
Sono Alessandro Cardini, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica
Nucleare (INFN) dal (lontano) 1997
•
Laureato a Pisa nel `89, Dottorato a Pisa nel `93, Post Doc a UCLA (USA)
fino al `97
•
Su cosa ho lavorato:
•
Di cosa mi occupo adesso:
– rivelatori a fibre ottiche scintillanti, rivelatori a microstrip di silicio, sistemi di
acquisizione dati, sistemi di controllo di rivelatori, realizzazione schede
elettronica, software di ricostruzione di tracce in spettrometri magnetici ,
analisi dati di adroproduzione e decadimento di mesoni B e D, fisica delle
oscillazioni di neutrini
– Sviluppo di rivelatori a gas veloci (GEM) per il trigger ad LHCb, futuri utilizzi dei
rivelatori a GEM, studio e sviluppo elettronica di lettura di rivelatori, sistemi di
acquisizione e controllo di apparati sperimentali, studio di decadimenti rari di
mesoni B ad LHCb, analisi statistiche
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A. Cardini / INFN Cagliari
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Introduzione al corso
• Questo corso di laboratorio si focalizza sullo studio delle
tecniche usate in fisica nucleare e delle particelle elementari
per l’elaborazione dei segnali provenienti dai rivelatori e per
l’acquisizione dei dati
• Il corso si articola in due parti:
– Lezioni in aula con la presentazione dei temi generali e loro
discussione, della modulistica elettronica e degli standard
utilizzati e delle tecniche di programmazione utilizzate per
l’acquisizione dati (ore ~16, 16/8 = 2 crediti).
– Attivita’ di laboratorio per la verifica di quanto appreso a
lezione attraverso varie esperienze preliminari ed infine la
realizzazione di due piccoli esperimenti (ore ~48, 48/12 = 4
crediti).
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Per chi / Pre-requisiti
• Corso per la laurea specialistica in Fisica Nucleare
Sperimentale, Applicata e Astrofisica; Dottorandi
interessati al “signal processing” e all’acquisizione
dati
• Si richiedono conoscenze di:
–
–
–
–
–
concetti di elettronica di base
rivelatori (Lab. 1)
statistica di base
programmazione in C o in altro linguaggio
minima esperienza su macchine linux
• N.B.: possiamo riprendere alcuni di questi punti
durante le lezioni e/o in laboratorio
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Obiettivi
• Alla fine di questo corso, avrete
– Imparato i concetti di base dell’elettronica nucleare, sia
digitale che analogica
– Affrontato problemi di temporizzazione di segnali,
“shaping” di impulsi per l’ottimizzazione del rapporto
segnale/rumore utilizzando strumentazione “tipica” che
potete trovare nei laboratori
– Appreso le tecniche di digitizzazione di segnali analogici e
imparato a conoscere alcuni moduli ADC e TDC
comunemente usati
– Appreso i concetti base (e anche alcuni piu’ avanzati) sui
sistemi di acquisizione usati negli esperimenti e come
realizzarne uno
– Come applicare tutto quanto questo per realizzare un
tipico esperimento
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Il Programma / 1
• Elettronica digitale: logica booleana, segnali logici (NIM, TTL, …),
l’oscilloscopio digitale, l’impulsatore, temporizzazione di segnali logici
(discriminatori “leading-edge” e “constant fraction”), coincidenze,
latch, curve di coincidenza
• Elettronica analogica: linee di trasmissione e loro impedenza
caratteristica e attenuazione, il rumore nei circiuti, circuiti lineari
per il processing dei segnali impulsivi a minimo rumore, tecniche di
analisi di ampiezza di impulso ad elevata risoluzione
• Introduzione all’acquisizione dati: ADC, TDC (metodi, errori di
quantizzazione), i diversi standard elettronici (CAMAC, VME,
FASTBUS), introduzione al CAMAC, fondamenti di acquisizione dati
e librerie per l’accesso al CAMAC, studio del funzionamento di alcuni
moduli CAMAC tipici (I/O register, ADC, TDC, Scaler)
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Il Programma / 2
• Software e hardware nell’acquisizione dati: sui computer, sulle
interfacce, sullo storage e sui sistemi operativi, acquisizioni basate
su polling o interrupt, comunicazione tra processi, esempi di
software commerciali (LabView) e applicazioni
• Esperimenti finali: si scegliera’ tra i vari esperimenti disponibili. In
questi esperimenti verranno applicate le tecniche apprese a lezione e
nelle esperienze preliminari per effettuare una misura di fisica:
–
–
–
–
telescopio di raggi cosmici
effetto Compton
correlazioni angolari di fotoni in decadimenti +
…
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Alcuni Testi Consigliati
• Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments,
W.R. Leo, Springer-Verlag
• Radiation Detection and Measurement, 3rd edition, G.F.
Knoll, Wiley
• The Art of Electronics, 2nd edition, P. Horowitz, W. Hill,
Cambridge Univ. Press
• A Book on C, 4th edition, A. Kelley, I. Pohl, Addison-Wesley
… altri testi e/o articoli ve li consigliero’ piu’ avanti mano a
mano che affronteremo i vari argomenti del corso
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Svolgimento del Corso
• Sostanzialmente alterneremo lezioni in classe ad attivita’ in
laboratorio
• Per le esperienze di laboratorio verranno formati alcuni
gruppi di 3-4 persone che di volta in volta realizzaranno
insieme l’esperienza
• Per le esperienze preliminari tipicamente le misure verranno
fatte in giornata (alcune potranno essere piu’ lunghe…) e le
relazioni verranno consegnate entro una settimana
• Gli esperimenti finali vi impegneranno di piu’ (tipicamente 2
settimane per esperimento). Il lavoro, sintetizzato in un
elaborato finale, verra’ presentate da ciascun gruppo a tutta
la classe e discusso in comune
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L’Esame
• Le relazioni vengono valutate al pari di uno scritto
e viene assegnato ad ognuna un voto in trentesimi
• L’esame finale, individuale, e’ una prova orale che
vertera’ sulle esperienze svolte, sugli argomenti
delle lezioni e include una piccola prova pratica
utilizzando la strumentazione vista durante il
corso
• Il voto finale tiene conto delle votazioni
conseguite nelle relazioni e nella prova finale
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Come preparare una relazione
• La relazione deve essere come quella “che
desiderereste copiare per capire tutto quello che
e’ stato fatto e prendere 30 all’esame” 
• Tipicamente una relazione comprendere i seguenti
punti:
–
–
–
–
–
–
–
Introduzione al problema
Metodo di misura
Dati sotto forma di grafico o tabella
Interpretazione dei dati
Critica
Conclusione
Appendice
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Altro…
• Alla pagina http://www.ca.infn.it/~cardini/
saranno disponibili a breve tutte le
informazioni su questo corso (programma
del corso, libri, esempi di programmi, link a
informazioni utili, date degli esami, …)
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