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Università degli Studi di Ferrara Design of the interlock system of a test- bench for silicon detectors Tesi di Laurea Specialistica in Fisica Nucleare.

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Presentazione sul tema: "Università degli Studi di Ferrara Design of the interlock system of a test- bench for silicon detectors Tesi di Laurea Specialistica in Fisica Nucleare."— Transcript della presentazione:

1 Università degli Studi di Ferrara Design of the interlock system of a test- bench for silicon detectors Tesi di Laurea Specialistica in Fisica Nucleare e Subnucleare Relatore: Dr. Paolo Lenisa Correlatore: Dr. Sergey Michirtytchiants Laureanda: Greta Guidoboni Anno Accademico

2 2 17 Luglio 2009 Indice PERCHÉ polarizzare gli antiprotoni. COME polarizzare gli antiprotoni. Setup sperimentale per esperimenti di Spin-filtering. Sistema di interlock. Conclusioni

3 3 17 Luglio 2009 Accesso a fondamentali osservabili fisiche : trasversità fattori di forma del protone spettroscopia adronica High Energy Storage Ring L = cm -2 s -1 Perché polarizzare gli antiprotoni?

4 4 17 Luglio 2009 Motivazioni fisiche: trasversità h1=h1= Quark e protone trasversalmente polarizzati Quark e protone Longitudinalmente polarizzati Quark e protone non polarizzati STRUTTURA di SPIN del protone Al leading-twist order, la STRUTTURA di SPIN del protone è descritta da 3 funzioni di distribuzione : Ben nota Nota Poco nota Elicità Trasversità q(x) Δq(x) δq(x)

5 5 17 Luglio 2009 Trasversità funzione chirale dispari INVISIBILE in DIS perché interazioni Elettro-debole e forte conservano la chiralità! Accoppiata ad unaltra funzione chirale dispari: Inclusive DIS Semi-inclusive DIS Drell-Yan h 1 q (x) × f. di Collins h 1 q (x) × h 1 q (x)

6 6 17 Luglio 2009 Motivazioni fisiche: fattori di forma G E distrib. spaziale di carica elettrica G M distrib. spaziale della magnetizzazione FF di SACHS: Funzioni ANALITICHE di q 2 = 4-momento trasferito q 2 <0 regione spacelike FF = funzioni reali q 2 >0 regione timelike FF = funzioni complesse annichilazionescattering

7 7 17 Luglio 2009 Regione SPACELIKE Rosenbluth separation : Trasferimento di polarizzazione Regione TIMELIKE - PANDA: metodo della Rosenbluth separation misura di e - PAX: osservabili di correlazione di spin misura di, in maniera indipendente e della fase relativa fra loro test della Rosenbluth separation nella regione timelike test dei diversi modelli teorici 2 ɣ exchange ?

8 8 17 Luglio 2009 Come polarizzare gli antiprotoni Spin-Flip Flip selettivo Per un campione di particelle di spin ½ con proiezione +( ) e – ( ) Favorisce la transizione in un verso rispetto ad un altro Spin-Filtering Perdita selettiva Seleziona uno stato più di un altro

9 9 17 Luglio 2009 Come polarizzare gli antiprotoni: SPIN-FLIP?

10 10 17 Luglio 2009 Misure di depolarizzazione a COSY Fascio di protoni e fascio di e- co-moventi e-Cooler Relative velocity of electrons in proton rest frame (c) depol (barn) D.Oellers et al., Physics Letters B 674 (2009) 269 Walcher et al. COSY no depolarizzazione (limite superiore = 10 7 barn) errore nel calcolo numerico dellinterazione Come polarizzare gli antiprotoni: SPIN-FLIP?

11 11 17 Luglio 2009 Come polarizzare gli antiprotoni Spin-Flip Flip selettivo Per un campione di particelle di spin ½ con proiezione +( ) e – ( ) Favorisce la transizione in un verso rispetto ad un altro Spin-Filtering Perdita selettiva Seleziona uno stato più di un altro

12 12 17 Luglio 2009 Polar. TRASVERSA Polar. LONGITUDINALE : P polarizz. fascio Q polarizz. bersaglio k || direzione del fascio σ tot = σ 0 + σ 1 ·P·Q + σ 2 ·(P·k)(Q·k) Come polarizzare gli antiprotoni: SPIN-FILTERING! Fascio di protoni NON POLARIZZATO Fascio di protoni POLARIZZATO Bersaglio polarizzato

13 13 17 Luglio 2009 Prossime misure Esperimenti con PROTONI a COSY (prossimo anno) Esperimenti con ANTIPROTONI ad AD (Antiproton Decelerator, CERN) Prima volta!! F. Rathmann et al., PRL 71, 1379 (1993) Come polarizzare gli antiprotoni: SPIN-FILTERING! 1992 esperimento FILTEX al TSR (Test Storage Ring, Heidelberg) Spin filtering funziona per protoni P P

14 14 17 Luglio 2009 Esperimenti di Spin-Filtering Sezione a basso β Bersaglio interno polarizzato Sistema di rivelazione Polarimetro di Breit-Rabi (BRP) Target chamber: Rivelatori + cella di accumulazione Atomic Beam Source ABS quadrupoli per sezione a basso β

15 15 17 Luglio 2009 Rivelatori al silicio STT Esperimenti di Spin-Filtering Fascio Fascio atomico dall ABS Bobina per il campo di guida Cella di accumulazione: densità x 100 5μm di Teflon Lunghezza 400 mm Sezione 10x10 mm 2 Target chamber z x y

16 16 17 Luglio 2009 Esperimenti di Spin-Filtering Sistema di rivelazione Sistema completo costituito da 36 Silici lavorare in vuoto Risoluzione del vertice di 1mm da pochi MeV a decine di MeV identificazione particelle + misura dellenergia + tracciamento Struttura a TELESCOPIO: STT Silicon Tracking Telescope 97x97 mm 2, spessore 300 μm double-sided silicon strip sensor Kapton per elettronica di front-end Lato p Lato n

17 17 17 Luglio 2009 Sistema di Interlock Scopo: garantire condizioni di sicurezza evitare errori umani Installazione: banco di prova acceleratori COSY, AD e HESR 2 parti: STT STT interlock Safe vacuum Safe atmosphere STT_opr VACUUM VACUUM interlock Funzioni: consentire ON/OFF dispositivi o Open/Close valvole monitoraggio dello STATO dei dispositivi e dei VALORI di pressione e temperatura Componente HARDWARE Componente SOFTWARE Preparazione: dispositivi informazioni = input e output procedure standard eventi anomali e reazioni logica

18 18 17 Luglio 2009 Condizioni di lavoro STT pressione: in vuoto o in atmosfera raffreddamento rivelatori: - 20°C in vuoto, 20°C in atmosfera raffreddamento elettronica in vuoto: 10°C in vuoto, 20°C in atmosfera Sistema di Interlock: STT

19 19 17 Luglio 2009 Strumentazione Sistema di raffreddamento: termostato integrale (LAUDA) Sistema di alimentazione: Mpod crate Bias per i rivelatori Bassa tensione per lelettronica Bias Bassa tensione Sistema di Interlock: STT

20 20 17 Luglio 2009 Accensione Procedura standard STT OFF Premere START Misura T ambiente Abilitazione LAUDA ON Subroutine: set e check T Abilitazione ELETTRONICA ON Abilitazione BIAS ON STT ON No eventi anomali Abilitazione dallinterlock seguita da operazione manuale delloperatore guida visiva con LED 1 LAUDA 2 Elettronica 3 Bias Sistema di Interlock: STT

21 21 17 Luglio 2009 STT ON Premere STOP Abilitazione ELETTRONICA OFF Abilitazione LAUDA OFF STT OFF Abilitazione BIAS OFF RISCALDAMENTO rivelatori ed elettronica Spegnimento Procedura standard No eventi anomali Abilitazione dallinterlock seguita da operazione manuale delloperatore guida visiva con LED 1 Bias 2 Elettronica 3 LAUDA Sistema di Interlock: STT

22 22 17 Luglio 2009 Eventi anomali Perdita della condizione di Safe_Vac o Safe_Atm Broken vacuum allarme da LAUDA_elettronica allarme da LAUDA_rivelatori malfunzionamento dell Mpod crate Perdita della connessione con il sistema di interlock Power failure Azioni Spegnere i dispositivi Iniziare la procedure di riscaldamento per i rivelatori e lelettronica Bloccare qualsiasi operazione fino alla riconnessione con linterlock Sistema di Interlock: STT

23 23 17 Luglio 2009 BPSEPS LAUDA det Schema della logica struttura a blocchi stato di un dispositivo = VETO per quello con priorità più bassa controllo remoto e/o manuale SIM (Software Interlock Monitoring) monitoraggio previsione di situazioni di pericolo e reazione LAUDA el. Sistema di Interlock: STT

24 24 17 Luglio 2009 Sistema di Interlock: Vacuum

25 25 17 Luglio 2009 Procedura standard No eventi anomali Abilitazione dallinterlock seguita da operazione manuale delloperatore guida visiva con LED Accensione Safe Atmosphere Premere START V0 e V2 chiuse, V1 aperta Abilitazione TurboCube ON Safe Vacuum SV aperta P<10 -5 mbar Abilitazione IGP ON Premere il pulsante SafeVacuum per confermare Sistema di Interlock: Vacuum

26 26 17 Luglio 2009 Procedura standard No eventi anomali Abilitazione dallinterlock seguita da operazione manuale delloperatore guida visiva con LED Spegnimento Safe Vacuum Premere STOP Abilitazione TurboCube OFF Safe Atmosphere P=Patm Abilitazione IGP ON Abilitazione IGP OFF Procedura di VENTING Premere il pulsante Safe Atmosphere per confermare Sistema di Interlock: Vacuum

27 27 17 Luglio 2009 Logica VACUUM interlock

28 28 17 Luglio 2009 Eventi anomali Perdita nella camera da vuoto malfunzionamento dei misuratori di pressione Broken vacuum apertura/chiusura di valvole nel momento sbagliato Perdita della connessione con il sistema di interlock Power failure Azioni Chiudere la valvola di sicurezza. Bloccare qualsiasi operazione fino a che alla riconnessione con linterlock. Avvisare loperatore con LED o un segnale di allarme. Sistema di Interlock: Vacuum

29 Sistema di interlock per il banco di prova Definizione delle procedure standard Analisi degli eventi anomali e reazioni implementazione della logica per il VACUUM interlock completamento della logica per STT interlock implementazione fisica dellSTT e del VACUUM interlock su una PLC Sviluppi futuri Lavoro svolto

30 30 17 Luglio 2009 In collaborazione con


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