Beam Monitor per il TOP-Linac E. Cisbani, G. Vacca Riunione di lavoro TOP 28-29 gennaio 2002 Polo Oncologico e Dermatologico I.F.O. Roma Roma 28 gennaio 2002 Beam monitor mstrip and Pad Ionization Chambers Pulsed beam: 400 Hz, 5 ms low emittance B - diffused beam C - active modulation Roma 28 gennaio 2002 mstrip camera vista laterale esplosa •Materiale lungo il fascio: ~35 mg/cm2 DE/E ~0.4% a 60 MeV •Regime di ionizzazione: HV < 1000 V •Miscela di gas: 70%Ar, 30%CO2 flussato in camera sigillata •Geometria: Gap: 4 mm, Pitch 300 mm Roma 28 gennaio 2002 Roma 28 gennaio 2002 Roma 28 gennaio 2002 Roma 28 gennaio 2002 Roma 28 gennaio 2002 Beam monitor Roma 28 gennaio 2002 Roma 28 gennaio 2002 Schema ‘tradizionale’ … Q/V + MUX + ADC •Il MUX permette di diminuire drasticamente il numero di ADC •La dinamica è limitata dall’ADC (1000 per ADC a 10 bit) … modificato Q/V a 2 portate “Quando la carica in ingresso supera una certa soglia, il guadagno del Q/V diminuisce drasticamente” Dinamica > 104 Sensibilità relativa: costante Roma 28 gennaio 2002 ‘Rateometro’ Q/V = DV Comp One Shot Counter Memory -DV gate Lo strumento ‘conta’ la carica in ingresso a passi discreti (DV x Q/V) Dinamica = numero massimo di impulsi generabile nel tempo di durata della carica in ingresso Counter ad alte prestazioni: 100 MHz Tempo di durata della carica in input: ~10 ms Numero di impulsi max 100 MHz x 10 ms = 1000 Roma 28 gennaio 2002 Readout Basato su: • moduli COTS VME • rete ethernet 100 Mbits Roma 28 gennaio 2002 Wiremaps Sorgente raggi-X con fascio collimato Camera a fili Elettronica con multiplexer Roma 28 gennaio 2002 Elettronica: Blocchi Funzionali Tempistica Multiplexing su 500 canali • integrazione: 50 ms • conversione ADC: 0.2 ms per canale ~3 KHz • tempo reset: 200 ms Roma 28 gennaio 2002 Elettronica: Schema a Blocchi del Q/V Roma 28 gennaio 2002 Elettronica: Schema elettrico dettagliato del Q/V Roma 28 gennaio 2002 Risposta Q/V a corrente costante La carica raccolta è proporzionale alla larghezza del Gate La tensione all’ADC è funzione della carica raccolta e della portata finale Gate Tensione all’ADC 1a portata 2a portata Roma 28 gennaio 2002 Risposta Q/V - sistema sovrasmorzato Cambio portata L’oscillazione è indesiderata! L’oscillazione è dovuta alla ridistribuzione della carica tra le due capacità Roma 28 gennaio 2002 Risposta Q/V - smorzamento critico Soppressione dell’oscillazione mediante tuning resistivo Cambio portata Roma 28 gennaio 2002 Caratteristica Carica Ingresso/Tensione Uscita Dinamica misurata > 104 Un bit di cambio portata permette di correlare il valore dell’ADC al valore della carica in ingresso Roma 28 gennaio 2002 Errore relativo sulla misura di carica Errore relativo ~ 0.03 % Roma 28 gennaio 2002 Prototipo un canale Roma 28 gennaio 2002 Prototipo elettronica 16 canali Roma 28 gennaio 2002 Conclusioni e sviluppi futuri prototipo su singolo canale testato e funzionante prototipo su 16 canali pronto per essere testato prototipo cameretta a mstrip costruita software di readout implementato progettazione elettronica front-end su singolo chip: ottimizzazione del rumore incremento di velocità di lettura riduzione notevole dimensioni fisiche Roma 28 gennaio 2002