Il Charged ANTIcounter di NA62 F. Ambrosino per il gruppo NA62 Napoli Riunione Gruppo I – 22/12/2011

Il progetto del CHarged ANTIcounter Rivelatore non previsto nella prima proposta di NA62 Resosi necessario da studio dei fondi da interazioni anelastiche del fascio con il GTK Responsabilità di Napoli: rivelatore progettato e realizzato interamente qui Collaborazione di LNF per l’elettronica di Front-end K+ p+ Last silicon tracker layer (GTK) ( <0.5% X0) ~30 cm ~1.5 m

Richieste sperimentali Alta efficienza per particelle cariche Capacità di sostenere alti rate (>10 kHz/cm2) Risoluzione temporale < 1 ns → lettura xy per correzione tempi Funzionamento in vuoto spinto (10-6 mbar) Possibilità di tracciare particelle cariche per determinare la struttura dell’alone del fascio Il tutto con vincoli piuttosto stringenti di tipo economico e di tempo…

Le soluzioni adottate: scintillatori e fibre Scintillatori a sezione triangolare prodotti a FNAL Polistirene coestruso con copertura di TiO2 (0.25 mm) Veloce, buona resa di luce, rad-hard, economico, bassa trasparenza → lettura a fibre Si assembla in strutture autoportanti e senza crack La forma triangolare permette di ottenere ottime risoluzioni spaziali (< 3mm) se abbinato a una misura di carica rilasciata Accoppiato a fibre WLS estremamente veloci (BCF92) trattate con un procedimento di specchiatura ad una estremità

Le soluzioni adottate: fotorivelatori Fotomoltiplicatori al Si Hamamatsu Basse potenze dissipate, ideali per il vuoto Capacità di sostenere rate di un ordine di grandezza maggiore di quello di un PMT convenzionale Eccellente risoluzione temporale Risposta lineare da 1 a circa 400 fotoni 1.3 mm2 superficie sensibile, 676 pixels Matching ideale con le fibre Caveat: dipendenza da T

Le soluzioni adottate: connettori, colle etc. etc. Connettori custom disegnati appositamente per allineare meglio di 50 mm fibre e SiPM Studio approfondito di colle ottiche per l’accoppiamento fibra scintillatore e di colle strutturali per l’incollaggio del detector (il tutto compatibile con il vuoto) Dime di precisione realizzate con la macchina ad elettroerosione dell’OM per la costruzione del detector

Struttura di una stazione e prototipo

Risposta (preliminare) Resa in fotoelettroni studiata su trigger di raggi cosmici verticali Due barre adiacenti hanno risposta anticorrelata. La somma delle due esibisce il caratteristico picco di MIP con coda di Landau Circa 25 fotoelettroni/MeV osservati Npe sum

Risoluzione temporale (preliminare) Media pesata dei tempi delle due barre Correzione di time slewing ottenuta per mezzo del Time Over Threshold Contributo del trigger misurato separatamente circa 400 ps Stima conservativa della risoluzione circa 750 ps, migliore di quella richiesta Time vs charge s = 0.76 ns

Caratterizzazione dei SiPM (tesi M.B. Brunetti) Necessità di caratterizzare i SiPM misurando la Vbd in funzione di T Sistema semiautomatico con multiplexer x32 e letture I-V in camera termostatica Verrà utilizzato per caratterizzare tutti i 300 SiPM del CHANTI

Caratterizzazione delle barre in autotrigger (tesi F. Canfora) Necessità di testare l’omogeneità delle barre prodotte In camera termica per selezionare cosmici verticali si ottiene basso rate, impossibile misurare cosmici verticali in più di un punto in tempi ragionevoli Uso di sorgenti non del tutto pratico Possibilità di usare la risposta delle barre in autotrigger ai cosmici con soglia alta (per sopprimere il rumore termico) Comment Nevents Thr 50 mV Thr 150 mV N150 / N50 No Glue 2002 258 13.0 % Glue No uniform 2000 364 18.2 % Glue No uniform Turn 354 17.7 % Glue 570 28.5 % 493 24.7 % 488 24.4 % 50 mV – 0.02 Hz 1 pe -> 2.7 mV

Sistema di readout Vuoto 1.5 m coax. cable Ampl. & bias shapers TDC Feed through Vuoto Amplificatori veloci 20 X & Settaggio individuale del bias voltage dei SiPM: O(mV) resolution 0.1% stability Lettura corrente a 1 nA HP-TDC su TEL62 board (512 canali) Time Over Threshold LVDS shapers

Stato e prospettive La fase di R&D, conclusa con la costruzione del prototipo di una stazione completa ha portato alla definizione della procedura di costruzione del rivelatore La costruzione della prima delle sei stazioni finali è in stato molto avanzato, finiremo per Gennaio 2012 Intensa fase di test subito dopo la costruzione per (ri)verificare il rispetto delle specifiche di progetto La costruzione delle rimanenti 5 stazioni prevista per il 2012 Una stazione del CHANTI con la catena completa di readout è prevista nel Technical Run di Settembre 2012 Forse ulteriore presa dati insieme con un prototipo di GTK a Novembre 2012 Istallazione del detector completo al CERN prevista nel 2013

Conclusioni Dal primo abbozzo su carta di un possibile disegno per il CHANTI alla costruzione della prima stazione del rivelatore sono passati meno di tre anni. Tutto ciò è stato possibile solo grazie allo splendido lavoro di tutte le persone coinvolte, specialmente i «giovani» e i servizi.