P. Valente, N. Drenska, R. Faccini, S. Martellotti INFN Roma & Sapienza, Dipartimento di Fisica C. Gatti, G. Gatti, V. Lollo INFN LNF Lo Spettrometro Magnetico di SITE: “lessons learned”

Principi di partenza + Risoluzione spettrometro magnetico “Regola di Barber” Vincoli di spazio + Focussing del fringe field +

Collimare o non collimare? Se p e  sono correlati:  Collimare altera la distribuzione in impulso Se si vuole misurare l’intensità degli elettroni:  Collimare riduce l’intensità del fascio Siamo partiti con l’idea di non collimare, anche per avere sensibilità a basse cariche: in realtà dalle misure con Lanex la carica sembra sempre essere stata elevata…

Risposta proporzionale Tunable over 3 orders of magnitude Factor 32 At least 3 orders of magnitude Fiber photo-yield + optical coupling Q Measured = N particles × N ph.el./particle × A ndf × G PMT × G electronics

1x10 9 e  1.5x10 9 e  3x 10 9 e  Risposta in funzione della carica 5 4x10 8 e - Total fiber charge Beam charge(nC) 2x10 8 e - 1x10 9 e - 1.5x10 9 e - 3x10 9 e -

Elettroni su Lanex … in effetti in aggiunta al core più intenso sembra essere praticamente sempre presente un “alone” diffuso

Progetto di base Due distinti piani di rivelazione  A “basso” impulso: o Risoluzione in impulso non limitata dalla risoluzione spaziale del rivelatore o Rivelatore nel piano focale  A “alto” impulso: o Risoluzione limitata dalla risoluzione spaziale del rivelatore Compromesso: Misurare impulsi più elevati con peggiore risoluzione

Possibile variante del progetto Data la presenza della componente più focheggiata, probabilmente di più alta energia:  Aggiungere un rivelatore a più alta risoluzione spaziale (e migliore risoluzione in impulso)  Necessariamente con area sensibile più piccola  Da piazzare “in avanti”  Con possibile lettura 2D

Operazione in regime di interazione laser-plasma Problema principale:  Completa saturazione dell’elettronica a causa del rumore elettronico

Problemi riscontrati: rumore elettromagnetico 50 mV/div Segnale di LED PMT non collegato 200 ns/div Rumore legato al cattivo grounding  Migliorabile migliorando le connessioni di massa  Non l’unica sorgente di rumore  Frequenze caratteristiche  Non collegato alla presenza di alimentazione HV

Rumore e.m. in presenza di interazione laser-GAS 500 mV/div 200 mV/div 2 V/divSegnale di luce PMT lontano PMT vicino 50 ns/div La maggior parte del rumore è raccolta da:  PMT e connettore  Cavi di connessione all’elettronica

Strategie per migliorare il rapporto segnale/rumore Allontanare i PMT dalla camera di interazione e schermarli:  Prolunga ottica con fibre bianche (non scintillanti)  Posizionare i PMT dietro il muro di radio-protezione (rumore ridotto di un ordine di grandezza) Migliorare il rapporto segnale/rumore a livello elettronico:  Aumentare la tensione di alimentazione dei PMT  Attenuare il segnale anologico in ingresso ai MAROC  Abbiamo operato i PMT a basso guadagno per non saturare l’elettronica di lettura  Il range dinamico del MAROC2 è decisamente limitato  Possibile miglioramento passando alla versione MAROC3

Strategia alternativa: utilizzare lettura ottica con CCD

Lettura ottica con CCD Sviluppato il codice per  Analizzare l’intensità del gruppo di pixel della CCD corrispondenti a una fibra  Sommare queste intensità per ottenere il segnale della fibra da dare in input alla ricostruzione dell’impulso Dai primi tentativi…

Lettura ottica con CCD …ad un’interfaccia grafica per l’analisi automatica della matrice di pixel e la ricostruzione dell’impulso

Aumentare BL 2 : un nuovo magnete Dipolo con poli rettangolari L: 500mm Campo massimo: T Gap di almeno 35mm Uniformità del campo massimo non critica 500mm

Aumentare BL 2 : un nuovo magnete Per aumentare l’impulso massimo misurabile con migliore risoluzione (fino a 1-2 GeV), allungare il lato di “basso impulso”

Altri miglioramenti (importanti) Automatizzare l’acquisizione e l’analisi dei dati:  Interfaccia grafica e analisi veloce in LabVIEW  Velocizzare e semplificare le operazioni Migliorare la sincronizzazione con gli altri sistemi diagnostici Migliorare la sincronizzazione dell’acquisizione con i segnali che possono fornire il trigger dell’interazione laser-gas: semplificazione della temporarizzazione dell’elettronica Migliorare l’affidabilità e semplicità d’uso dell’elettronica