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TPC óptica lida por fotomultiplicadores

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

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TPC óptica lida por fotomultiplicadores

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Presentation Transcript

  1. TPC óptica lida por fotomultiplicadores STG Fetal, FAF Fraga, LMS Margato, MMFR Fraga, RF Marques, AJPL Policarpo LIP Coimbra Jornadas LIP – 2008/01/12

  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) Jornadas LIP

  3. 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 Y 2 1 x Osciloscópio Tektronix TDS7104 3 4 PC Aquisição de dados Jornadas LIP

  4. Resolução espacial Histogramas das posições X e Y VGEMs=380 V VGEMs=380 V Jornadas LIP

  5. Resolução espacial Variação com o número de fotões Jornadas LIP

  6. Varrimento Jornadas LIP

  7. Colimador de 5 furos Em cada furo foi colocada uma agulha com fint=0,5 mm Jornadas LIP

  8. Resolução espacial Jornadas LIP

  9. Resolução espacial |center1x-center2x|=2.3582 mm |center1x-center2x|real=3.00 mm Scaling factor =78.6% fwhm1x_correct=0.889 mm fwhm2x_correct=0.859 mm Jornadas LIP

  10. Resolução espacial |center1y-center2y|=1.6278 mm |center1y-center2y|real=2 mm Scaling factor =81.4% fwhm1y_correct=1.01 mm fwhm2y_correct=0.784 mm 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 mm Fotomultiplicadores: Hamamatsu R1387 de 39 mm de diâmetro Jornadas LIP

  12. Y 2 1 x 3 4 Reconstrução de traços de partículas alfa - Duração Jornadas LIP

  13. Projecção do traço no eixo dos ZZ: Vd(Ar+5%CF4 )=8,8 cm/us q=90º q=0º Traço Traço Plano do GEM Plano do GEM Duração máxima ProjZ máxima Duração mínima ProjZ mínima Reconstrução de traços de partículas alfa – Coordenada Z ProjZ=Vd*Dt Jornadas LIP

  14. Reconstrução de traços de partículas alfa – coordenadas X e Y Algoritmo de centro de gravidade Jornadas LIP

  15. Reconstrução de traços de partículas alfa Alargamento do feixe de alfas Colimador: f=0,7 mm; L=5 mm Jornadas LIP

  16. 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 q Jornadas LIP 16

  17. Y d q dsinq q dsinqsinb q b f X =0,5 mm d=2,5 mm dsinqcosb dsinq Reconstrução de traços de partículas alfa: 2 furos ProjXY=d*sin(q) ProjX=d*sin(q)*cos(b) ProjY=d*sin(q)*sin(b) Jornadas LIP

  18. Reconstrução de traços de partículas alfa: 2 furos Jornadas LIP

  19. Reconstrução de traços de partículas alfa: 2 furos STG Fetal et al, Nucl. Instr. and Meth. A 581 (2007) 202-205 Jornadas LIP

  20. Reconstrução 3D de traços de raios cósmicosSistema experimental Cintilador (NaI) Módulo de coincidências Trigger Detector com triplo GEM + Matriz de 4 PMTs 141 cm Osciloscópio Cintilador Plástico ~4 eventos ‘bons’/hora dE/dx=2,67 keV/cm Jornadas LIP

  21. Reconstrução de traços de raios cósmicos Teta=30º Beta=90º Jornadas LIP

  22. Reconstrução de traços de raios cósmicos Jornadas LIP

  23. Reconstrução de traços de raios cósmicos 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 Jornadas LIP

  25. Jornadas LIP

  26. GEM – Gas Electron Multiplier 140 mm F. Sauli, Nucl.Instr.and Methods A 368 (1997) 531 Jornadas LIP 26

  27. PMT Hamamatsu R1387 Jornadas LIP

  28. Detector gasoso com GEMs GEM Jornadas LIP 28

  29. Detector com GEMs com localização bidimensional Leitura de carga Leitura de ‘strips’ ortogonais Leitura individual de cada pixel Jornadas LIP 29

  30. Detector com GEMs com localização bidimensional Leitura de luz CCDs Matriz de Fotomultiplicadores Matriz de fotodíodos Sensor de luz 25 de Setembro de 2007 Jornadas LIP Café com Física 30

  31. Resolução espacial |center1x-center2x|=1.0846 mm |center1x-center2x|real=1.5 mm compressão=72.3% fwhm1x_correct=0.746 mm fwhm2x_correct=1.297 mm 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 Jornadas LIP

  33. Resolução espacial |center1x-center2x|=1.0923 mm |center1x-center2x|real=1.5 mm Scaling factor x=72.8% fwhm1x_correct=0.9297 mm fwhm2x_correct=1.1456 mm |center1y-center2y|=0.734 mm |center1y-center2y|real=1 mm Scaling factor y=73.4% fwhm1y_correct=1.354 mm fwhm2y_correct= 0.599 mm Jornadas LIP

  34. m m 3 m m 5 2 M 3 m m 7 1 f 1 0 m 5 m 1mm m f m m m 7 m m m 1 1 m 5 Colimação da fonte de alfas d 1 7 . 5 m m q Jornadas LIP

  35. Aquisição de dados com 3x3 fotomultiplicadoresosciloscópio • PMT1 • PMT2 Atraso Ch1 Osciloscópio • PMT3 2XAtraso • PMT4 • PMT5 Atraso Ch2 Osciloscópio • PMT6 • PMT7Atraso Ch3 Osciloscópio • PMT8 • PMT9Atraso Ch4 Osciloscópio Jornadas LIP 35

  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 Camac ADC Gate soma Jornadas LIP

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