{"id":222,"date":"2019-08-01T15:00:01","date_gmt":"2019-08-01T13:00:01","guid":{"rendered":"https:\/\/web.infn.it\/foot\/?page_id=222"},"modified":"2020-06-29T17:30:11","modified_gmt":"2020-06-29T15:30:11","slug":"rivelatore","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/web.infn.it\/foot\/rivelatore\/","title":{"rendered":"Rivelatore"},"content":{"rendered":"\n<figure class=\"wp-block-gallery columns-1 is-cropped wp-block-gallery-1 is-layout-flex wp-block-gallery-is-layout-flex\"><ul class=\"blocks-gallery-grid\"><li class=\"blocks-gallery-item\"><figure><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"670\" height=\"202\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/foot\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/FOOT-detector-schema.png\" alt=\"\" data-id=\"133\" data-full-url=\"https:\/\/web.infn.it\/foot\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/FOOT-detector-schema.png\" data-link=\"https:\/\/web.infn.it\/foot\/foot-detector-schema\/\" class=\"wp-image-133\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/foot\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/FOOT-detector-schema.png 670w, https:\/\/web.infn.it\/foot\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/FOOT-detector-schema-300x90.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 670px) 100vw, 670px\" \/><figcaption class=\"blocks-gallery-item__caption\">Schema dell&#8217;apparato sperimentale utilizzato in FOOT.<\/figcaption><\/figure><\/li><\/ul><\/figure>\n\n\n\n<p>FOOT \u00e8 stato progettato per essere un esperimento a target fisso: i fasci di interesse, con un&#8217;energia di centinaia di MeV, incidono su un materiale rappresentativo del tessuto umano (principalmente idrogeno, carbonio e ossigeno) e i frammenti prodotti vengono rilevati e misurati da un rilevatore multi-purpose.<\/p>\n\n\n\n<p>Il <strong><em><span style=\"text-decoration: underline;\">setup elettronico di FOOT<\/span><\/em><\/strong> \u00e8 finalizzato alla misura della sezione trasversale di produzione di frammenti con carica Z>3 in un&#8217;apertura angolare di 20\u00b0; la parti che lo compongono sono descritte di seguito.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\">Start Counter<\/h5>\n\n\n\n<p>Lo Start Counter \u00e8 costituito da un foglio di scintillatore plastico EJ-204 posizionato 30 cm prima del bersaglio. Esso monitora il rate delle particelle primarie, fornisce il segnale di trigger per l&#8217;acquisizione e fornisce il tempo iniziale dell&#8217;evento. Quest&#8217;ultima informazione, insieme al tempo riportato dallo scintillatore nella regione pi\u00f9 valle, fornisce la misurazione del tempo di volo (ToF). Poich\u00e9 la misura del ToF \u00e8 cruciale per poter identificare la massa dei frammenti con sufficiente risoluzione, lo Start Counter deve garantire una risoluzione temporale di circa 30-40 ps.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator is-style-default\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\">Beam monitor<\/h5>\n\n\n<p>Il Beam Monitor consiste in una camera a deriva composta da 12 piani di fili alternatamente orizzontali e verticali ed \u00e8 riempita con gas Ar \/ CO<sub>2<\/sub> 80\/20%. Grazie alla bassa densit\u00e0 del gas, la camera a deriva rappresenta il rivelatore ideale, poich\u00e9 minimizza lo scattering multiplo di Coulomb e la produzione di frammenti al suo interno. La funzione del Beam Monitor \u00e8 di misurare la direzione e il punto di impatto del fascio sul bersaglio, necessario per risolvere l&#8217;ambiguit\u00e0 dovuta al pile-up nel rivelatore di vertice.<\/p>\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator is-style-default\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\"><strong>Vertex <\/strong><\/h5>\n\n\n\n<p>Il Vertex  \u00e8 il rivelatore di vertice ed \u00e8 costituito da una sequenza di quattro chip di silicio MIMOSA28 (M28) appartenenti alla famiglia dei sensori a pixel monolitici attivi CMOS (MAPS), che vengono comunemente utilizzati per esperimenti di fisica delle particelle e degli ioni pesanti. Questo rilevatore \u00e8 posizionato subito dopo il bersaglio (circa 0,5 cm), in quanto primo step di tracciamento dello spettrometro magnetico. Esso contribuisce a ricostruire la traccia dei frammenti nel campo magnetico per misurarne il momento e valuta la posizione del vertice per ogni evento , ovvero la posizione all&#8217;interno del bersaglio in cui il fascio ha interagito, dando origine ai frammenti.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\"><strong>Tra<\/strong>cciatori<\/h5>\n\n\n\n<p>L&#8217;Inner Tracker \u00e8 il secondo tracciatore dello spettrometro magnetico ed \u00e8 situato tra i due magneti. Come il Vertex, l&#8217;Inner Tracker \u00e8 composto da chip M28. La struttura impiegata \u00e8  simile a quella implementata nel progetto PLUME: nell&#8217;impostazione di FOOT, otto moduli che ospitano quattro sensori M28 pixel ciascuno sono disposti in modo da implementare un tracciatore a due piani.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<p><strong>MSD<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>L&#8217;ultimo step di tracciamento \u00e8 rappresentato dal Microstrip Silicon Detector (MSD),  costituito da tre strati di micro-strisce di silicio mutuamente ortogonali.  Il MSD \u00e8 posto a valle rispetto ai magneti e a circa 35 cm di distanza dal target. Lo scopo di questo rivelatore \u00e8 di fornire informazioni sulla posizione della traccia per contribuire alla ricostruzione del momento, ma fornisce anche informazioni sulla perdita di energia dei frammenti.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\"><strong>ToF<\/strong><\/h5>\n\n\n\n<p>Il rivelatore a scintillazione \u00e8 composto da due strati da 20 barre di scintillatore plastico (EJ200)  orientati ortogonalmente l&#8217;uno rispetto all&#8217;altro. Ciascuna barra \u00e8 lunga 40 cm, larga 2 cm e spessa 3 mm, ed \u00e8 accoppiata ad entrambe le estremit\u00e0 fino ad un massimo di quattro fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) per mezzo di un colla ottica. Lo scintillatore ha lo scopo di misurare sia la perdita di energia che il tempo di passaggio del frammento, al fine di interrompere la misura del ToF iniziata dallo Start Counter. La risoluzione energetica ottenuta varia tra il 6% e il 13%, mentre la risoluzione sulla misura del tempo \u00e8 di circa 30-40 ps per gli ioni carbonio e superiore a 100 ps per i protoni.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\"><strong>Calorimet<\/strong>ro<\/h5>\n\n\n\n<p>Il calorimetro \u00e8 il rivelatore pi\u00f9 a valle ed \u00e8 composto da 288 cristalli di bismuto germanato (BGO) accoppiati a dei SiPM. Questo rivelatore \u00e8 progettato per misurare l&#8217;energia cinetica dei frammenti che terminano la loro corsa al suo interno. Test recenti hanno dimostrato che \u00e8 possibile ottenere una risoluzione energetica relativa compresa tra 1% e 3%.  <\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\"><strong>Emulsion<\/strong>i<\/h4>\n\n\n\n<p>Per misurare i frammenti leggeri (Z&lt;3), i quali sono distribuiti con un&#8217;apertura angolare pi\u00f9 ampia di quelli pesanti, viene impiegato un&#8217;altro setup sperimentale, basato su film di emulsioni.<\/p>\n\n\n\n<p>Questa configurazione condivide la regione pre-target (Start Counter e Beam Monitor) con il setup elettronico descritto fin&#8217;ora, mentre il target, il sistema di tracciamento, lo scintillatore e il calorimetro sono sostituiti da uno spettrometro ad emulsioni che consente il rilevamento di frammenti prodotti con un angolo di emissione fino a 70\u00b0 rispetto all&#8217;asse del fascio incidente. Lo spettrometro ad emulsioni \u00e8 composto da tre sezioni.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Rivalatore di vertice e tracciatore  <\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Questa sezione \u00e8 costituita da diverse celle elementari costituite da film di emulsione alternati a strati di carbonio o C<sub>2<\/sub>H<sub>4<\/sub> spessi 1 mm. Questi strati passivi fungono da target, mentre le emulsioni ricostruiscono la posizione del vertice di interazione con una risoluzione micrometrica.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Misura della carica<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>La seconda sezione \u00e8 interamente composta da film di emulsioni ed ha l&#8217;obiettivo di ricostruire la carica di frammenti leggeri. La cella elementare \u00e8 costituita da tre film di emulsioni, ognuno dei quali viene trattato con una diversa procedura di refreshing, la quale consiste nel mantenere le emulsioni per un tempo appropriato a una temperatura e un&#8217;umidit\u00e0 relativamente elevate, al fine di cancellare parzialmente o totalmente le tracce . Questo metodo consente di aumentare il range dinamico del rivelatore e identificare particelle con diversa perdita lineare di energia (H, He e nuclei pi\u00f9 pesanti).<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Misura dell&#8217;energia e della massa<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Nell&#8217;ultima sezione i film di emulsioni sono intervallati con strati di materiale ad alto Z (come piombo o tungsteno), al fine di far arrestare le particelle nel rivelatore. Lo scopo di questa sezione \u00e8 determinare l&#8217;energia cinetica e la quantit\u00e0 di moto delle particelle misurandone l&#8217;intera traccia, valutandone il range e lo scattering multiplo di Coulomb. Conoscere l&#8217;energia e la quantit\u00e0 di moto permette quindi di identificare la massa della particella.<\/p>\n\n\n<p><!--EndFragment--><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>FOOT \u00e8 stato progettato per essere un esperimento a target fisso: i fasci di interesse, con un&#8217;energia di centinaia di MeV, incidono su un materiale rappresentativo del tessuto umano (principalmente idrogeno, carbonio e ossigeno) e i frammenti prodotti vengono rilevati e misurati da un rilevatore multi-purpose. 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