Studio e programmazione di un sistema di acquisizione sincrono per i test ai rivelatori RPC del trigger muonico di ALICE

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Roberta Giovannini
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1 Laurea triennale in Fisica Isoardi Tiziano Relatore: Dott. Ferretti Alessandro Studio e programmazione di un sistema di acquisizione sincrono per i test ai rivelatori RPC del trigger muonico di ALICE A.A. 2015/2016

2 Temi trattati Introduzione Motivazioni ALICE Le camere RPC La miscela di gas Attività sperimentale Apparato strumentale Acquisizione dati Analisi dati Conclusione Risultati ottenuti e commenti

3 Perché? ALICE Upgrade LHC (aumento luminosità) Migliorie all apparato sperimentale Ricerca migliore miscela di gas

4 ALICE A Large Ion Collider Experiment Studio di Quark Gluon Plasma Urti ione-ione Energia centro di massa pari a 5,02 TeV/nucleone

Camere RPC: funzioni e caratteristiche Rivelatore RPC Passaggio particella carica Produzione coppie ione-elettrone Caratteristiche: Risoluzione temporale dell ordine ns

5 Camere RPC: funzioni e caratteristiche Rivelatore RPC Passaggio particella carica Produzione coppie ione-elettrone Caratteristiche: Risoluzione temporale dell ordine ns Risoluzione spaziale dell ordine dei mm. Efficienza maggiore del 95% Moltiplicazione a valanga Ampiezza del segnale dipendente da distanza tra la prima coppia ioneelettrone e l anodo

6 Camere RPC: rate capability Il tempo morto dipende dalla resistività degli elettrodi, dalla carica depositata e dal modo di funzionamento (avalanche/streamer) Rate capability maggiore Riduco carica liberata Minore invecchiamento Utilizzo elettronica amplificata Resistività bassa Sensibilità alla qualità della superficie (circuito equivalente di una camera RPC) Possibile aumento del rumore

7 Miscela utilizzata: perchè e relativi problemi Esafloruro di zolfo (0,3%) Cattura elettroni (limita gli streamer) Riduce l invecchiamento delle camere E un gas serra Miscela gassosa Tetrafluoruro etano(89,7%) Alta ionizzabilità primaria (circa 7 coppie/mm) Isobutano (10%) Assorbe fotoni UV e limita scariche secondarie E infiammabile Tetrafluoruroetano Isobutano Esafluoruro di zolfo

8 Perché studiare altri gas? Uso di elettronica amplificata Si cambia il modo di funzionamento Risoluzione dei problemi relativi alla miscela di gas Ricerca di una nuova miscela

9 Confrontare le miscele: come fare? Carica depositata dalla particella (ADC) Maggiore carica depositata Maggior invecchiamento della camera Maggiore probabilità di scariche Cluster size Risoluzione temporale timing (TDC) Efficienza locale e globale della camera Serve un sistema di acquisizione sincrono siccome nel laboratorio di Sette Comuni si ha un sistema di acquisizione asincrono.

10 Apparato strumentale 2 camere di tracking di dimensione 1,40 x 0,90 m dotate di elettronica FEE con soglia di discriminazione interna a 80 mv 2 camere di test da 16 strip ciascuna dotate di elettronica FEE con soglia di discriminazione interna a 80 mv Scintillatori per il trigger ADC Convertitori LVDS ECL Scaler Coincidence Register TDC PCI Adapter

11 Apparato strumentale

12 Apparato strumentale

13 Come acquisire i dati (binario) 2600 (esadecimale) Strip accese: Numero cluster: 2

14 Analisi dati Dato esadecimale Strip colpite tracking e test Composizione cluster Selezione eventi con un solo cluster sulla camera di tracking 1 e 2 Tracciamento del passaggio delle particelle e individuazione del punto sulle test Calcolo offset delle camere di test rispetto alle camere di tracking (allineamento) Calcolo efficienza globale e locale

15 Analisi dati: calcolo offset Precisa: scritta su file Approssimativa: da grafico dei residui

16 Analisi dati: calcolo efficienza locale e globale Suddivisione della camera in celle secondo carta dati Calcolo degli eventi totali Calcolo degli eventi rivelati Calcolo efficienza locale e globale Creazione mappa delle efficienze

17 Risultati ottenuti: profilo camere

18 Risultati ottenuti: molteplicità

19 Risultati ottenuti: ADC e TDC Larghezza picco Risoluzione temporale Segnale analogico in ingresso Integrale del segnale Carica liberata

20 Risultati ottenuti: illuminamento

21 Risultati ottenuti: mappa delle efficienze

22 Risultati ottenuti: errore mappa efficienza

23 Commenti Il mio apporto all attività sperimentale Hardware Test alle camere (es. tenuta a gas ) Assemblaggio delle camere nelle meccaniche Adattamento dei connettori Connessioni delle camere alle schede Software Acquisizione dati (in collaborazione con il prof. Mauro Gallio) Analisi dati Manuale di utilizzo per entrambi i software

24 Ringraziamenti Ringrazio vivamente il mio relatore Alessandro Ferretti per l infinita pazienza e disponibilità durante tutta l attività svolta, il professor Mauro Gallio e Gabriele per gli aiuti vari e il supporto datomi per completare l esperienza e per ultimi (ma non di certo per importanza) ringrazio la mia famiglia e i miei amici tutti senza i quali oggi non sarei qua.

25 Grazie per l attenzione

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