SISTEMA DI ACQUISIZIONE Il sistema di acquisizione utilizzato per gli esperimenti del Laboratorio di Fisica A è basato sull’uso di una specifica card, la Flash ADC NuDAQ PCI-9812 sviluppata dalla ADLink Technology Inc., TAIWAN (http://www.adlink.com.tw/). Vantaggio: possibilità di ottenere un sampling del segnale analogico di ingresso fino ad un “sampling rate” di 20 MHz,  digitalizzare il segnale in ingresso per finestre temporali strette fino a 50 ns. Il Flash ADC permette una “lettura” del segnale analogico variabile nel tempo, come quella ottenibile per esempio con un oscilloscopio, ma fornendo direttamente i valori digitalizzati del campionamento del vostro segnale.

La card PCI-9812 è equipaggiata con 4 convertitori Analogico Digitali a l2 bit (4096 canali) che lavorano simultaneamente ad una velocità di campionamento di 20 MHz. La PCI-9812 Card può essere operata in differenti modi di trigger, utilizzando sia i segnali che vengono inviati in un canale (trigger interno sia positive che negative) che un trigger esterno (segnale positivo TTL, cioè un’ onda quadra positiva di almeno 2 Volt di ampiezza). Il range della ddp può essere selezionato come ± 1 Volt o ± 5 Volt. Per il corso di Laboratorio di Fisica A il sistema di acquisizione sarà utilizzato per registrare: - segnali formati da uno shaping amplifier (esperimento Compton); - segnali di output di convertitori tempo-ampiezza (esperimento raggi cosmici). Il sistema di acquisizione verrà operato in modo da campionare dopo il trigger esterno i canali in uso e di analizzare on-line il risultato del campionamento in modo da scrivere su disco per ogni evento il valore del massimo di V=V(t) in ciascun canale nell’intervallo di conversione prescelto. In questo modo di operazione è possibile ottenere on-line l’ istogrammazione dei dati (lo spettro) corrispondente a ciascun canale per poter controllare in linea l’andamento della misura.

- Nel caso di shaping amplifier il massimo di V=V(t) è proporzionale alla carica totale prodotta dalla radiazione ionizzante in un dato rivelatore e quindi è direttamente proporzionale all’energia rilasciata all’interno del rivelatore stesso. - Nel caso di convertitori tempo-ampiezza il valore del massimo del segnale (in questo caso il segnale si presenta come un’onda quadra) è proporzionale al tempo intercorso tra l’arrivo del segnale di start al convertitore e del corrispondente segnale di stop. Per ciascuna forma d’onda è opportuno selezionare l’algoritmo che fornisce il miglior valore di massimo del segnale campionato. Ogni evento richiede un tempo minimo di processamento durante il quale il sistema non accetta nuovi segnali in input. Questa situazione si traduce nel cosiddetto tempo morto del sistema, che e’ definito come la frazione degli eventi che vengono persi ed è ovviamente funzione del rate con cui gli eventi vengono rivelati da un dato apparato sperimentale.

ACCENSIONE DEL PC E LANCIO DEL PROGRAMMA MCA login: labo password: ratorio digitare startx per far partire la sessione grafica pclabn5> startx Digitare il nome del programma dell’acquisizione, mca, pclabn5> mca INIZIALIZZAZIONE SCHEDA Premere su OPTIONS Selezionare LOAD. Scegliere il file di configurazione nella directory di lavoro corrente: “configura.conf”; Selezionare la carta da attivare da selected card (di default la carta selezionata e’ la card 0); Selezionare ADC SETTINGS;

Selezionare le impostazioni per il campionamento dei segnali Cliccare su Apply e successivamente su ACTIVATE/SET CARD; cliccare su O.K.; Eventualmente per salvare in un nuovo file le opzioni appena impostate, selezionare OPTIONSSAVE e digitare il nome del file da salvare (es: prova.conf). VISUALIZZAZIONE DEI DATI Tornare sulla finestra principale PJMCA MAIN, selezionare Mode-ADC (oscilloscope mode) e Apply, in questo modo vengono visualizzati i segnali d’ingresso. Aprire una DAQ CANVAS e premere START per vedere i segnali. Per visualizzare solamente i segnali di determinati canali, selezionare le corrispondenti caselle su DISPLAY. Premendo AutoXY, i segnali vengono riplottati su tutta la grandezza della canvas e come segnale di riferimento viene preso quello settato in selected channel. Premere START sulla finestra PJMCA MAIN. Premere STOP per fermare l’acquisizione.

ACQUISIZIONE DEI DATI SU FILE Dopo aver guardato tutti i segnali d’ingresso, si possono settare nel modo corretto i parametri dell’acquisizione; cliccare su OPTIONS --> SIGNAL CONVERSION e settare i parametri per il processamento del segnale. selezionare il canale interessato (Channel); Controllare che le impostazioni siano: a. Nel caso di segnali amplificati, selezionare l’algoritmo di conversione Eval max with: maximum; b. Nel caso di segnali logici utilizzare l’opzione Eval max with: logic signal; Dopo aver settato i parametri per il primo canale, cliccare su Apply to this channel. Selezionare un altro canale e ripetere la procedura sopra descritta. Ripetere la stessa procedura per tutti i canali e chiudere la finestra. Tornare alla finestra PJMCA MAIN e selezionare SOURCE-FlashADC. Selezionare Mode-MCA (Multi-Channel Analyzer mode) per visualizzare gli spettri; Eventualmente salvare le opzioni impostate su un file .conf: su PJMCA MAIN cliccare su OPTIONS-SAVE, dare un nome al file e cliccare su O.K.

E’ conveniente salvare i dati in formato binario su un file “ E’ conveniente salvare i dati in formato binario su un file “.out” : Destination-File: File Per salvare i dati su file, cliccare su File e su Open/Close OUTPUT PJMCA file e dare un nome al file son il suffisso .out. Aprire una DAQ CANVAS. Premere START, selezionare la carta e i canali che interessano e results only. Per registrare non solo il massimo del segnale ma tutti i punti campionati results only non va selezionato. Premere REFRESH per aggiornare la DAQ CANVAS. Cliccando su INFO si hanno informazioni sul tempo ed i rate di acquisizione. Per finire l’acquisizione premere STOP e CHIUDERE IL FILE!!! IMPORTANTE: ricordarsi di chiudere il file una volta terminata la misura! Per una nuova misura aprire un altro file, fare il RESET ed il REFRESH della canvas e premere START.

LETTURA DEI DATI DA FILE e SCRITTURA DI UN FILE IN FORMATO ROOT Per rileggere i dati acquisiti in precedenza su di un file: aprire un altro terminale e lanciare il programma mca. Nella finestra PJMCA MAIN selezionare SOURCE- File In questo caso però non bisogna attivare la scheda Selezionare Mode-MCA (Multi-Channel Analyzer mode) per visualizzare gli spettri; Per l’analisi dei dati vera e propria e’ opportuno salvare i dati in formato “root”: Selezionare FILE: su Open/Close INPUT PJMCA file - Selezionare il file da leggere; su Open/Close OUTPUT T-file – Scrivere il nome del file di output con suffisso root, “nome.root” Selezionare START per far partire la lettura del file Per finire l’acquisizione premere STOP e CHIUDERE IL FILE ROOT!!! IMPORTANTE: ricordarsi di chiudere il file una volta terminata la misura! Selezionare REWIND per ritornare all’inizio del file. Per un nuovo file aprire un altro file, fare il RESET ed il REFRESH della canvas e premere START.

ANALISI DATI ROOT e' un potente software Object-Oriented, scritto principalmente per Fisica delle Alte Energie, ma estremamente utile anche per applicazioni di Fisica Nucleare delle Basse Energie e Fisica Applicata. (http://root.cern.ch). ROOT per il Laboratorio di Fisica A(LS) ROOT si compone essenzialmente di un insieme di classi scritte in linguaggio C++ (oggetti) e di un interprete (CINT) in grado di eseguire, da linea di comando, oltre il 90% delle istruzioni C++. Oltre alle istruzioni C++, il CINT accetta altri comandi, che iniziano sempre col punto '.' . I piu’ utili sono i seguenti: .q per uscire .x nomemacro.C per eseguire la macro .!comandounix per eseguire un comando unix .ls per vedere la lista degli oggetti presenti in memoria .help per vedere la lista di tutti i comandi

TFile f1(“nomefile.root”); .ls pjmca->Print(); TH1F *hist = new TH1F("hist","titolo",1024,0,4096); questa riga costruisce un TH1F, e hist e' il puntatore dell'oggetto creato. Per accedere alle funzioni e ai dati, si usa l'operatore freccia (->) pjmca->Draw(“ch0>>hist”,”cuts…”,”options…”); hist->Draw(); hist->GetXaxis()->Set(nbins,a,b); dove nbins e' il numero di canali dell'istogramma (eventualmente recuperabile con hist->GetNbinsX()), a e' l'energia corrispondente al canale 0 e b quella corrispondente all'ultimo canale. ……Integrali e Fit guassiano…..