Appello di Laurea del 13 Dicembre 2002 Claudio CHIRI

1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI LECCEFacoltà di Scienze MM.FF.NN.Corso di laurea in FISICACaratteristiche Volt-Amperometriche degli elettrodi dei rivelatori a Piani Resistivi Paralleli (RPC) del sistema di trigger per muoni dell’esperimento ATLAS. Appello di Laurea del 13 Dicembre 2002 Claudio CHIRI

2. L’apparato ATLAS a LHC, CERN(A Toroidal Large hadron collider ApparatuS) L’apparato di rivelazione ATLAS e’ uno dei quattro apparati che saranno installati al Large Hadron Collider, dove si realizzeranno misure con fasci p-p a 14 TeV nel C.M., e ad alta luminosita’ (1034 cm-2 s-1), con l’intento di rivelare il mattone mancante dell’edificio del Modello Standard (il bosone di Higgs), ma anche di evidenziare possibili segnali di fisica oltre tale modello

3. Lo spettrometro di muoni.Sistema del trigger di primo livello. Gli RPC Il gruppo di Lecce e’ impegnato nella realizzazione delle camere di trigger per muoni del barrel. Lo spettrometro esegue il trigger di primo livello (LV1) ed il tracciamento di precisione dei m . Nel barrel, il trigger LV1 èeseguito dagli RPC, che inoltre definiscono le regioni di interesse per il tracciamento fine. RPC (Camere a Piatti piani Resistivi) Schema della strategia del trigger di muoni

4. Caratteristiche principali degli RPC • Risoluzione spazio-temporale (1 cm x 1 ns) • Efficienza all’alto flusso di particelle • Possibilità di costruire dei sistemi di trigger di grande dimensione • Rapporto qualità-prezzo

5. Struttura di un RPC

6. Principio di funzionamento f = 1/t t e0er F = 0.1 ÷ 1 kHz/cm2

7. Motivazione delle misure fatte nella tesi Il lavoro di tesi presentato ha avuto come scopo lo studio delle proprietà elettriche del laminato plastico utilizzato nella costruzione degli elettrodi degli RPC. Tale studio è stato suggerito da una serie di approfondimenti in atto su questo materiale al fine di chiarire gli effetti di invecchiamento a cui sono soggetti i rivelatori stessi.

8. Materiale degli elettrodi resistivi Una lastra di laminato plastico è costituita da una serie di fogli di carta impregnati con opportune resine ed aggregati attraverso una serie di procedure di pressatura a ciclo di temperatura controllato, che portano alla polimerizzazione delle sostanze impregnanti.

9. Il controllo di resistività nel ciclo di produzione del laminato plastico • Impregnazione • Essiccazione • Pressatura

10. Statistica dei valori di resistività delle lastre di bakelite utilizzate per gli RPC di ATLAS sul 63 % della produzione totale

11. Caratteristiche V – I della bakelite Apparato di misura • La resistività è ottenuta dal best-fit lineare delle caratteristiche V – I (V<0.7 KV) I = aV + b r = A/(da) (resistenze di carico = 1 Mohm)

12. Range di Temperatura: 16 – 44 °C Dipendenza r = r(T) r20 = (19.6 ± 0.8) x 1010Wcm r20 = (18 ± 1) x 1010Wcm t = (9.5 ± 0.5) °C

13. Dipendenza r = r(H) Range di umidità: 6 % - 55 % Relazione empirica: r = rmin + a/(1 + exp((h-50)/15)

14. CONCLUSIONI • Nell’ambito di un programma di misura dell’invecchiamento dei materiali usati per la costruzione dei contatori RPC, di grande attualita’ in vista delle applicazioni ad alto tasso di irraggiamento presso LHC, e’ stato caratterizzato elettricamente un campione di bachelite di ATLAS • La dipendenza della resistività dalla temperatura  = (T) è stata parametrizzata con una approssimazione esponenziale che è in buon accordo con la legge empirica comunemente accettata. • E’ stata suggerita, inoltre, una parametrizzazione empirica della dipendenza =(H), finora non disponibile agli sperimentatori, assumendo che la conducibilità del materiale sia legata al contenuto in acqua • Sono stati infine esplorati eventuali effetti di polarizzazione ed isteresi nel laminato plastico che potrebbero portare ad una degradazione del segnale misurato dagli RPC.