Appunti sul monitoraggio dei rivelatori

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1 Appunti sul monitoraggio dei rivelatori ( a cura di Gaia GAVELLO ) I telescopi di EEE sono costituiti da tre Multigap Resistive Plate Chambers (MRPCs) che richiedono periodiche operazioni di monitoraggio al fine di garantirne un funzionamento efficiente e sicuro. Come effettuare il monitoraggio Il controllo periodico del rivelatore consiste essenzialmente nel prendere differenti misure ed annotarle nell apposito foglio elettronico già predisposto sul computer di EEE. (Nel qual caso il file non fosse aperto, vi si può accedere tramite l icona LogBook_Daze, posta sul desktop). Il foglio elettronico è costituito da più sheets nei quali occorre precisamente inserire i dati presi. Il primo (Gas) è dedicato al controllo dei flussi di gas e altri tre (MRPC63_BOT, MRPC65_MID, MRPC64_TOP) sono riservati alle tensioni di funzionamento delle tre MRPC e delle correnti associate. N.B.: SALVARE SEMPRE a fine lavoro i dati inseriti (pulsante Save della barra delle applicazioni) ed INSERIRE IL PROPRIO NOME nell apposita colonna. Controllo del flussaggio dei gas e delle pressioni delle bombole N.B. : Si assume che siate a conoscenza di alcune precauzioni sulle sicurezze riportate alla pagina che siete tenuti a conoscere. Figura 1: Sheet "Gas" in cui occorre inserire i dati relativi al flussaggio dei gas Gas utilizzati: Il gas utilizzato come mezzo ionizzante nelle MRPC è una miscela composta da: 98% Freon ecologico (Freon 134a) 2% Esafluoruro di zolfo, SF6 (Due gas non tossici e non infiammabili)

2 Controllo del flussaggio: La composizione della miscela è regolata da un apposito miscelatore prodotto dalla Bronkhorst su specifiche del gruppo EEE del CERN (lo stesso che ha progettato le MRPC). Il miscelatore si trova nella parte superiore dell'armadio gas. Figura 2: Miscelatore La valvola a levetta superiore abilita, se abbassata, l'uscita della miscela verso le MRPC; le due valvole inferiori abilitano, se abbassate, l' ingresso dei componenti la miscela nel miscelatore. NON MODIFICARE la posizione delle valvole se non durante la sostituzione delle bombole o in caso di esaurimento del gas. Il miscelatore è dotato di quattro indicatori che si riferiscono ai componenti della miscela come segue: display 1 : pressione di ingresso dell' SF6 display 2 : pressione di ingresso del Freon 134a display 3 e manopola 3 : flusso dell' SF6 e relativa regolazione display 4 e manopola 4 : flusso del Freon 134a e relativa regolazione. INDICATORI DI FLUSSO Figura 3: Display miscelatore I due indicatori di flusso esprimono la percentuale del flusso massimo che il miscelatore sta erogando. I due regolatori di flusso contenuti nel miscelatore sono tarati dal produttore in modo tale che l'indicazione % corrisponda ad un flusso di 6 l/h per il Freon 134a e di 0.12 l/h per l' SF6. Questi flussi massimi vengono utilizzati solo per la "pulizia" delle MRPC, quando esse vengono connesse al flussaggio per la prima volta, in modo da rimuovere l'aria più velocemente. In condizioni di funzionamento a regime i flussi vengono regolati al (30.0±0.2)%.

3 I valori letti dagli indicatori n.3 e n.4 vanno riportati rispettivamente nelle colonne D e C. Nel caso in cui il valore letto differisca più di 0.4% dal valore nominale di 30%, segnalare il problema. INDICATORI DI PRESSIONE I due indicatori di pressione esprimono in unità arbitrarie la pressione all' ingresso dei regolatori di flusso. In condizioni di funzionamento a regime il loro valore deve essere maggiore di 4.0 e minore di I valori letti dagli indicatori n.1 e n.2 vanno riportati rispettivamente nelle colonne F ed E. Nel caso in cui il valore letto ecceda i limiti sopra definiti, segnalare il problema. Controllo del contenuto residuo delle bombole: Il contenuto residuo delle bombole è valutato leggendo i manometri dei riduttori di pressione montati sulle bombole e la bilancia della bombola di Freon 134. Ogni riduttore di pressione è dotato di due manometri e quello da leggere è il più prossimo alla bombola, l'altro mostra la pressione nel tubo di collegamento al miscelatore. I valori di pressione letti sui manometri vicini alle bombole vanno riportati rispettivamente nelle colonne H ed I. N.B.: la variazione tra le tacche dei manometri è di 2 bar.

4 N.B. EVITARE DI SPOSTARE le manopole dei riduttori di pressione e i rubinetti a monte e a valle dei riduttori. La regolazione dei riduttori di pressione è piuttosto critica e l'assestamento dopo ogni modifica può richiedere anche alcune ore, durante le quali è opportuno fermare l acquisizione. Una misura più accurata del contenuto residuo nella bombola di Freon 134a (che è per la maggior parte liquefatto all' interno della bombola) va effettuata leggendo il peso indicato dalla bilancia su cui la bombola è appoggiata. Bisogna così riportare il valore letto nella colonna G. Monitoraggio condizioni atmosferiche Al fine di monitorare il funzionamento delle MRPC in funzione delle condizioni atmosferiche sono state predisposte due colonne L e M nello sheet Gas rispettivamente per la temperatura interna e la pressione barometrica. Questi valori possono essere letti nella maschera del programma d acquisizione posto sul secondo computer del Progetto EEE. Temperatura Pressione Flusso di muoni Figura 4: Maschera d acquisizione E ancora richiesto di inserire nella colonna N il flusso di muoni che si trova anche esso nella maschera di acquisizione (Average Rate). Questo valore indica il numero di muoni che attraversano nell unità di tempo le tre camere del telescopio. N.B: Dal momento che il rate può essere affetto da errore OCCORRE SEMPRE APPROSSIMARE PER DIFETTO nell ordine delle unità il valore letto.

5 Controllo delle tensioni e delle correnti nelle MRPC Le MRPCs richiedono un'alimentazione di alta tensione positiva e una di alta tensione negativa che sono generate da convertitori DC/DC a partire da una bassa tensione di circa 4.5 V. Per ragioni di sicurezza tali convertitori sono inseriti in scatoline metalliche (di colore rosso per l'alimentazione positiva e blu per quella negativa) dotate del connettore di alta tensione per la connessione diretta alle MRPCs. Essi moltiplicano per 2000 la tensione continua applicata alle boccole d' ingresso delle scatoline. A regime convertitori DC/DC sono alimentati a circa 4.5V e quindi le MRPC ricevono una tensione positiva di circa +9 kv e una tensione negativa di -9 kv, ovvero 18 kv totali. L'esatta tensione di lavoro delle MRPC è stata determinata individuando il valore (detto "di plateau") al di sopra del quale l'efficienza di rivelazione delle camere, che dipende dalla tensione di alimentazione, si stabilizza. Connettore di alta tensione N.B: è MOLTO PERICOLOSO, oltre che distruttivo per la MRPC, disconnettere una delle scatoline dalla MRPC quando esse sono alimentate. I dati relativi al controllo di tensioni e correnti devono essere presi con le medesime modalità per tutte e tre le MRPCs e devono essere inseriti nei rispettivi sheets. (MRPC63_BOT per la camera più in basso, MRPC65_MID per quella centrale e MRPC64_TOP per quella in alto). Figura 6: Sheet "MRPC64_TOP" Nelle colonne C e D occorre inserire i valori di tensione e corrente forniti dall alimentatore di bassa tensione ai convertitore di DC/DC.

6 Figura 8: Alimentatore di bassa tensione LV8 Per prendere questi dati occorre impostare attraverso il selettore indicato dalla freccia in figura il corretto numero di canale: per le tensioni: 00 (MRPC63_BOT) 01 (MRPC65_MID), 02 (MRPC64_TOP) per le correnti: 08 (MRPC63_BOT), 09 (MRPC65_MID), 10 (MRPC64_TOP) N.B.: Controllare che il multimetro NON SIA INSERITO nelle scatolette che contengono i convertitori DC/DC mentre si prendono i dati relativi alle correnti sull alimentatore. Nelle colonne E e G, per ogni camera, occorre inserire i valori delle tensioni relative alla scatolina rossa e nelle colonne F e H quelli relativi alla scatolina blu. Per prendere i seguenti dati occorre utilizzare un multimetro Posizionare la manopola sull indicatore di tensione alternata/continua (terzo scatto) Figura 9: Multimetro Mentre la risposta del multimetro è piuttosto rapida durante la lettura dei valori relativi alle colonne E ed F, la lettura di quelli corrispondenti alle colonne G e H richiede circa 20 secondi affinché il valore si stabilizzi. N.B.: Controllare che i valori calcolati siano inferiori a 500 na.