tpc óptica lida por fotomultiplicadores

Post on 21-Jan-2016

39 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

DESCRIPTION

TPC óptica lida por fotomultiplicadores. STG Fetal , FAF Fraga, LMS Margato, MMFR Fraga, RF Marques, AJPL Policarpo. LIP Coimbra. Jornadas LIP – 2008/01/12. Sistema experimental – 2D. Matriz de 4 PMTs Detector com triplo GEM; - Janela de entrada de mylar aluminizado - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

TPC óptica lida por fotomultiplicadores

STG Fetal, FAF Fraga, LMS Margato, MMFR Fraga, RF Marques, AJPL Policarpo

Jornadas LIP – 2008/01/12

LIP Coimbra

2008/01/12 Jornadas LIP 2

Sistema experimental – 2D

Matriz de 4 PMTs

Detector com triplo GEM; - Janela de entrada de mylar aluminizado- Espaço de deriva=8 mm

- Mistura gasosa: Ar5%CF4 em fluxo contínuo

Fonte de 55Fe (RX de 5,9 keV) +Colimador - Agulha de seringa:

- Diâmetro interno=0,5 mm

- Comprimento = 27,5 mm

Suporte com ajuste de altura manual

Mesa que se move em X e em Y, controlada pelo software Labview. (1 passo=2,54 um)

2008/01/12 Jornadas LIP 3

Aquisição de dados

Os programas de aquisição e análise de dados foram desenvolvidos em matlab

As posições (x,y) de interacção de cada raio X são calculadas através do algoritmo do centro de gravidade usando os sinais produzidos pelos 4 PMTs

12

3 4x

Y

Osciloscópio

Tektronix TDS7104 PC

2008/01/12 Jornadas LIP 4

Resolução espacialHistogramas das posições X e Y

VGEMs=380 V

VGEMs=380 V

2008/01/12 Jornadas LIP 5

Resolução espacialVariação com o número de fotões

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0E+00 5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06

# Ph

FW

HM

(m

m)

FWHM_X

FWHM_Y

y = 2E-06e0.0492x

R2 = 0.9944

10

100

1000

320 340 360 380 400VGEMs (V)

So

ma

da

luz

do

s 4

foto

mu

ltip

lica

do

res

(u

.a.)

2008/01/12 Jornadas LIP 6

Varrimento

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

Reconstructed X (mm)

Reconstr

ucte

d Y

(m

m)

XY_Experimental

XY_Simulation

XX_Experimental

XX_Simulation

YY_Experimental

YY_Simulation

2008/01/12 Jornadas LIP 7

Colimador de 5 furos

Em cada furo foi colocada uma agulha com int=0,5 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 8

Resolução espacial

2008/01/12 Jornadas LIP 9

Resolução espacial

|center1x-center2x|=2.3582 mm|center1x-center2x|real=3.00 mmScaling factor =78.6%fwhm1x_correct=0.889 mmfwhm2x_correct=0.859 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 10

Resolução espacial

|center1y-center2y|=1.6278 mm|center1y-center2y|real=2 mmScaling factor =81.4%fwhm1y_correct=1.01 mmfwhm2y_correct=0.784 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 11

Reconstrução 3D de traços de partículas alfaSistema experimental

Fonte de alfas: 241Am (Energia = 5,5 MeV)

Mistura gasosa: Ar5%CF4

Alcance: 40 mmFotomultiplicadores:

Hamamatsu R1387 de 39 mm de diâmetro

2008/01/12 Jornadas LIP 12

Reconstrução de traços de partículas alfa - Duração

12

3 4x

Y

2008/01/12 Jornadas LIP 13

Projecção do traço no eixo dos ZZ:

Vd(Ar+5%CF4 )=8,8 cm/us

Reconstrução de traços de partículas alfa – Coordenada Z

ProjZ=Vd*t

=90º

Traço

Plano do GEM

Duração máxima

ProjZ máxima

=0º

Traço

Plano do GEM

Duração mínima

ProjZ mínima

2008/01/12 Jornadas LIP 14

Reconstrução de traços de partículas alfa – coordenadas X e Y

Algoritmo de centro de gravidade

L4(n))L3(n)L2(n)(L1(n)

L4(n))(L3(n)-L2(n))(L1(n)Y(n)

L4(n))L3(n)L2(n)(L1(n)

L3(n))(L2(n)-L4(n))(L1(n)X(n)

2008/01/12 Jornadas LIP 15

Reconstrução de traços de partículas alfaAlargamento do feixe de alfas

Colimador: =0,7 mm; L=5 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 1616

A precisão na determinação do ângulo teta aumenta para inclinações maiores

Resolução típica para teta=45º de 2º (sigma)

Reconstrução de traços de partículas alfa – Ângulo

L

Vd*t)Sin(

)Sin( *LProjZ

2008/01/12 Jornadas LIP 17

Reconstrução de traços de partículas alfa:2 furos

ProjXY=d*sin() ProjX=d*sin()*cos()

ProjY=d*sin()*sin()

dsin

dsincos

dsinsin

X

Y

d

dsind=2,5 mm

=0,5 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 18

Reconstrução de traços de partículas alfa:2 furos

2008/01/12 Jornadas LIP 19

Reconstrução de traços de partículas alfa:2 furos

STG Fetal et al, Nucl. Instr. and Meth. A 581 (2007) 202-205

2008/01/12 Jornadas LIP 20

Reconstrução 3D de traços de raios cósmicosSistema experimental

Cintilador (NaI)

Detector com triplo GEM+

Matriz de 4 PMTs

Cintilador Plástico

Módulo de

coincidências

Osciloscópio

Trigger

141 cm

~4 eventos ‘bons’/horadE/dx=2,67 keV/cm

2008/01/12 Jornadas LIP 21

Reconstrução de traços de raios cósmicos

Teta=30º

Beta=90º

2008/01/12 Jornadas LIP 22

Reconstrução de traços de raios cósmicos

2008/01/12 Jornadas LIP 23

Reconstrução de traços de raios cósmicos

2008/01/12 Jornadas LIP 24

Trabalho em curso

Continuar a análise dos dados adquiridos - optimizar os programas de análise de dados Testar a leitura óptica com outras configurações de PMTs e compará-la com os resultados de simulação

2008/01/12 Jornadas LIP 25

2008/01/12 Jornadas LIP 2626

GEM – Gas Electron Multiplier

140 m

Perfil Topo

5

80

60

50

m)

5

80

60

50

m)

10 cm

10cm

10 cm

10cm

F. Sauli, Nucl.Instr.and Methods A 368 (1997) 531

2008/01/12 Jornadas LIP 27

PMT Hamamatsu R1387

2008/01/12 Jornadas LIP 2828

Detector gasoso com GEMs

GEMRede de deriva

GEM

GEM

GEM

Elemento de recolha

2008/01/12 Jornadas LIP 2929

Detector com GEMs com localização bidimensional

Leitura de carga Leitura de ‘strips’ ortogonais

Leitura individual de cada pixel

2008/01/12 Jornadas LIP 3025 de Setembro de 2007 Café com Física 30

Detector com GEMs com localização bidimensional

CCDs

Matriz de

Fotomultiplicadores

Matriz de fotodíodos

Leitura de luz

Sensor de luz

2008/01/12 Jornadas LIP 31

Resolução espacial

|center1x-center2x|=1.0846 mm|center1x-center2x|real=1.5 mmcompressão=72.3%fwhm1x_correct=0.746 mmfwhm2x_correct=1.297 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 32

Resolução espacial

|center1y-center2y|=2.2556 mm

|center1y-center2y|real=3 mm

Scaling factor =75.2%

fwhm1y_correct=1.271 mm

fwhm2y_correct=1.310 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 33

Resolução espacial

|center1x-center2x|=1.0923 mm|center1x-center2x|real=1.5 mmScaling factor x=72.8%fwhm1x_correct=0.9297 mmfwhm2x_correct=1.1456 mm |center1y-center2y|=0.734 mm|center1y-center2y|real=1 mmScaling factor y=73.4%fwhm1y_correct=1.354 mmfwhm2y_correct= 0.599 mm

2008/01/12 Jornadas LIP 34

Colimação da fonte de alfas

25mm

17mm

7m

m

5m

m1mm

3mm

11mm

5mm

10mm

M3 7.5mm

d1

2008/01/12 Jornadas LIP 3535

Aquisição de dados com 3x3 fotomultiplicadoresosciloscópio

PMT1

PMT2 Atraso Ch1 Osciloscópio

PMT3 2XAtraso

PMT4

PMT5 Atraso Ch2 Osciloscópio

PMT6

PMT7 Atraso Ch3 Osciloscópio

PMT8

PMT9 Atraso Ch4 Osciloscópio

2008/01/12 Jornadas LIP 36

Aquisição de dados com 3x3 fotomultiplicadores

PMT1 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC0

PMT2 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC1

PMT3 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC2

PMT4 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC3

PMT5 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC4

PMT6 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC5

PMT7 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC6

PMT8 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC7

PMT9 -------------------------------------------------------- CAMAC ADC8

soma Camac ADC Gate

top related