F. Ambrosino
• Rivelatore inserito nel contesto dell’esperimento NA62 al CERN
• Resosi necessario da studio dei fondi da interazioni anelastiche
del fascio con il GTK
• Responsabilità di Napoli: rivelatore progettato e realizzato
interamente qui
~1.5 m
p+
K+
Last silicon tracker
layer (GTK) ( <0.5% X0)
~30 cm
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Alta efficienza per particelle cariche
Capacità di sostenere alti rate (>10 kHz/cm2)
Risoluzione temporale < 1 ns → lettura xy per correzione tempi
Funzionamento in vuoto spinto (10-6 mbar)
Possibilità di tracciare particelle cariche per determinare la
struttura dell’alone del fascio
• Il tutto con vincoli piuttosto stringenti di tipo economico e di
tempo…
• Scintillatori a sezione triangolare prodotti a FNAL
• Polistirene coestruso con copertura di TiO2 (0.25 mm)
• Veloce, buona resa di luce, rad-hard, economico, bassa
trasparenza → lettura a fibre
• Si assembla in strutture autoportanti e senza crack
• La forma triangolare permette di ottenere ottime risoluzioni
spaziali (< 3mm) se abbinato a una misura di carica rilasciata
• Accoppiato a fibre WLS estremamente veloci (BCF92) trattate con
un procedimento di specchiatura ad una estremità
• Fotomoltiplicatori al Si Hamamatsu
• Basse potenze dissipate, ideali per il vuoto
• Capacità di sostenere rate di un ordine di grandezza maggiore
di quello di un PMT convenzionale
• Eccellente risoluzione temporale
• Risposta lineare da 1 a circa 400 fotoni
• 1.3 mm2 superficie sensibile, 676 pixels
• Matching ideale con le fibre
• Caveat: dipendenza da T
• Connettori custom disegnati appositamente per allineare meglio
di 50 mm fibre e SiPM
• Studio approfondito di colle ottiche per l’accoppiamento fibra
scintillatore e di colle strutturali per l’incollaggio del detector (il
tutto compatibile con il vuoto)
• Dime di precisione realizzate con la macchina ad
elettroerosione dell’OM per la costruzione del detector
• Resa in fotoelettroni studiata su trigger di raggi cosmici verticali
• Due barre adiacenti hanno risposta anticorrelata. La somma delle
due esibisce il caratteristico picco di MIP con coda di Landau
• Circa 25 fotoelettroni/MeV osservati
Npe sum
• Media pesata dei tempi delle due barre
• Correzione di time slewing ottenuta per mezzo del Time Over
Threshold
• Contributo del trigger misurato separatamente circa 400 ps
• Stima conservativa della risoluzione circa 750 ps, migliore di
quella richiesta
Time vs charge
s = 0.76 ns
• Necessità di caratterizzare i SiPM
misurando la Vbd in funzione di T
• Sistema semiautomatico con
multiplexer x32 e letture I-V in
camera termostatica
• Verrà utilizzato per caratterizzare
tutti i 300 SiPM del CHANTI
• Necessità di testare l’omogeneità delle barre prodotte
• In camera termica per selezionare cosmici verticali si ottiene
basso rate, impossibile misurare cosmici verticali in più di un
punto in tempi ragionevoli
• Uso di sorgenti non del tutto pratico
• Possibilità di usare la risposta delle barre in autotrigger ai
cosmici con soglia alta (per sopprimere il rumore termico)
50 mV – 0.02 Hz
1 pe -> 2.7 mV
Comment
Neven
ts
Thr 50
mV
Nevents
Thr 150
mV
N150 /
N50
No Glue
2002 258
13.0 %
Glue No
uniform
2000
364
18.2 %
Glue No
uniform
Turn
2000
354
17.7 %
Glue
2000 570
28.5 %
-Lavoro sperimentale proposto:
caratterizzazione di barre di scintillatore in
camera termostatata, e analisi dei dati
relativi. È un metodo che è stato già utilizzato
per caratterizzare oltre 120 barre sulle 300
necessarie per il rivelatore, quindi si tratta di
applicare una procedura già consolidata.
Permette di acquisire una prima confidenza
con sistemi come: Labview, oscilloscopio
digitale letto via GPIB, contatori NIM, etc.
1.5 m coax. cable
Feed through
Vuoto
Ampl. &
bias
Amplificatori veloci 20 X &
Settaggio individuale del
bias voltage dei SiPM:
O(mV) resolution
0.1% stability
Lettura corrente a 1 nA
TDC
shapers
HP-TDC su TEL62
board (512 canali)
Time Over Threshold
LVDS shapers