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1 misure di guadagno in una camera MWPC m. avalle - i. bernava - f. brazzi - a. iannone - m. piersanti

2 sommario descrizione apparato sperimentale misure di calibrazione e simulazione con Garfield analisi dati e misure di guadagno

3 MWPC componenti Fili dorati (anodi) raggio a = 15µm distanza tra i fili s =2mm Piani (catodi) distanza dai fili b =2.5mm i fili sono alimentati con tensioni nel range V i piani sono a massa

4 campo elettrico in una MWPC l espressione del campo è: E =2CV π s cosh(2πy/s) + cos(2πx/s) cosh(2πy/s) cos(2πx/s) lontano dai fili il campo è uniforme in prossimità dei fili (x,y << s), il campo ha un andamento del tipo con r distanza radiale dall anodo 1 r

5 scelta del gas il passaggio della radiazione è rivelato dalla presenza di un gas facilmente ionizzabile tra i piani catodici scelta del gas: alto guadagno basso voltaggio di lavoro buona proporzionalità basso costo Ar/CO2/CF4 i gas nobili sono adatti perché soddisfano la condizione di basso voltaggio di lavoro, dato che richiedono deboli campi elettrici per essere ionizzati ma i gas puri sono facilmente eccitabili e rilasciano fotoni di alta energia capaci a loro volta di ionizzare i gas poliatomici assorbono tali fotoni

6 moltiplicazione a valanga passaggio della radiazione ionizzazione e formazione coppie elettrone-ione in prossimità dei fili gli elettroni rilasciati (primari) acquistano energia sufficiente per ionizzare nuovamente il gas formazione di nuovi ioni ed elettroni (secondari) IL PROCESSO CONTINUA CON LA FORMAZIONE DI UNA VALANGA

7 moltiplicazione a valanga v = eeτ m = µe v = velocità di deriva τ = tempo fra due urti µ = mobilità ioni più lenti degli elettroni perché più pesanti e quindi formazione di una goccia con gli elttrone in testa e gli ioni in coda gli elettroni nella valanga si formano con legge esponenziale n = n 0 e αx n 0 = elettroni formati x =0, sorgenti della valanga α = inverso del cammino libero medio (spazio percorso tra due urti) = probabilità d urto GUADAGNO: G = n n 0

8 esperimento MISURA di GUADAGNO G = Q(V ) Q Q(V ) Q : carica depositata sulle pad : carica corrispondente agli elettroni di ionizzazione primaria APPARATO SPERIMENTALE Trigger: coincidenza tripla tra 2 scintillatori e 1 finger Rate di acquisizione: circa 1 Hz Problema di front-end: possiamo acquisire solo da 1/4 della camera

9 apparato sperimentale

10 misure di calibrazione CALIBRAZIONE DEL TRIGGER conteggi 4 fotomoltiplicatori in coincidenza al variare della tensione di alimentazione per valori diversi della tensione di soglia

11 misure di calibrazione MAPPATURA DELLA SENSIBILITA DEGLI SCINTILLATORI conteggio coincidenza fotomoltiplicatori collegati ad un unico scintillatore e finger posto sopra

12 misure di calibrazione DISTRIBUZIONE ANGOLARE mappatura sensibilità distribuzione angolare tracce all interno della camera

13 Garfield SIMULAZIONE PASSAGGIO MUONE ATTRAVERSO LA CAMERA geometria: piani paralleli distanti 5 mm riempiti con una miscela di Ar/CO2/CF4 distribuzione angolare: presa dalle misure della mappatura di sensibilità

14 Garfield SIMULAZIONE PASSAGGIO MUONE ATTRAVERSO LA CAMERA geometria: piani paralleli distanti 5 mm riempiti con una miscela di Ar/CO2/CF4 distribuzione angolare: presa dalle misure della mappatura di sensibilità energia del muone: 4 GeV energia media dei muoni cosmici che arrivano al livello del mare

15 Garfield N e = 48.0 Q = C

16 misure di guadagno acquisizioni per ogni voltaggio (trigger muoni e rumore) finestra temporale di 6 ms programma C integra evento per evento restituendo la distribuzione in frequenza della carica rilasciata e la forma del segnale medio

17 misure di guadagno acquisizioni per ogni voltaggio (trigger muoni e rumore) finestra temporale di 6 ms

18 1 a analisi dati calcolo dell offset di rumore e fit della distr. di rumore con gaussiana taglio della distrib. dei segnali a dx e sx nuovo calcolo del segnale medio con i segnali puliti shift della distr. della differenza dei due offset fit tipo-landau della distr. dei segnali e integrazione per il calcolo della carica media

19 1 a analisi dati problemi

20 1 a analisi dati problemi 500 Charge distribution Counts Mean Charge (pc)

21 2 a analisi dati riscaliamo le distr. di segnale e rumore dei rispettivi offset

22 2 a analisi dati riscaliamo le distr. di segnale e rumore dei rispettivi offset sottraiamo bin a bin le due distr. sovrapposte

23 2 a analisi dati problemi NON SI SOVRAPPONGONO!

24 2 a analisi dati problemi non si sovrappongono a causa di mancanza di correlazione tra gli offset

25 2 a analisi dati problemi non si sovrappongono a causa di mancanza di correlazione tra gli offset gli offset non sembrano essere predicibili

26 3 a analisi dati misure di guadagno integriamo direttamente il segnale medio riscalato del suo offset

27 misure di guadagno

28 misure di guadagno

29 conclusioni nonostante la strumentazione poco adeguata per una misura precisa, abbiamo ottenuto dei valori di guadagno consistenti con quanto atteso

30 bibliografia

31 Fine

32 fit RC a 2900 V e+06 2e+06 3e+06 4e+06 5e+06 6e+06

33 4 a analisi dati offset evento x evento Counts Charge (pc)

34 perturbazione del finger

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