Lezione 0 Mi Presento… Introduzione al Corso Obiettivi Il Programma I Testi Svolgimento del Corso L’Esame Le relazioni di laboratorio Altro…

A. Cardini / INFN Cagliari Mi Presento… Innanzitutto benvenuti a questo corso! Sono Alessandro Cardini, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) dal (lontano) 1997 Laureato a Pisa nel `89, Dottorato a Pisa nel `93, Post Doc a UCLA (USA) fino al `97 Su cosa ho lavorato: rivelatori a fibre ottiche scintillanti, rivelatori a microstrip di silicio, sistemi di acquisizione dati, sistemi di controllo di rivelatori, realizzazione schede elettronica, software di ricostruzione di tracce in spettrometri magnetici , analisi dati di adroproduzione e decadimento di mesoni B e D, fisica delle oscillazioni di neutrini Di cosa mi occupo adesso: Sviluppo di rivelatori a gas veloci (GEM) per il trigger ad LHCb, futuri utilizzi dei rivelatori a GEM, studio e sviluppo elettronica di lettura di rivelatori, sistemi di acquisizione e controllo di apparati sperimentali, studio di decadimenti rari di mesoni B ad LHCb, analisi statistiche 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Introduzione al corso Questo corso di laboratorio si focalizza sullo studio delle tecniche usate in fisica nucleare e delle particelle elementari per l’elaborazione dei segnali provenienti dai rivelatori e per l’acquisizione dei dati Il corso si articola in due parti: Lezioni in aula con la presentazione dei temi generali e loro discussione, della modulistica elettronica e degli standard utilizzati e delle tecniche di programmazione utilizzate per l’acquisizione dati (ore ~16, 16/8 = 2 crediti). Attivita’ di laboratorio per la verifica di quanto appreso a lezione attraverso varie esperienze preliminari ed infine la realizzazione di due piccoli esperimenti (ore ~48, 48/12 = 4 crediti). 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

Per chi / Pre-requisiti Corso per la laurea specialistica in Fisica Nucleare Sperimentale, Applicata e Astrofisica; Dottorandi interessati al “signal processing” e all’acquisizione dati Si richiedono conoscenze di: concetti di elettronica di base rivelatori (Lab. 1) statistica di base programmazione in C o in altro linguaggio minima esperienza su macchine linux N.B.: possiamo riprendere alcuni di questi punti durante le lezioni e/o in laboratorio 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Obiettivi Alla fine di questo corso, avrete Imparato i concetti di base dell’elettronica nucleare, sia digitale che analogica Affrontato problemi di temporizzazione di segnali, “shaping” di impulsi per l’ottimizzazione del rapporto segnale/rumore utilizzando strumentazione “tipica” che potete trovare nei laboratori Appreso le tecniche di digitizzazione di segnali analogici e imparato a conoscere alcuni moduli ADC e TDC comunemente usati Appreso i concetti base (e anche alcuni piu’ avanzati) sui sistemi di acquisizione usati negli esperimenti e come realizzarne uno Come applicare tutto quanto questo per realizzare un tipico esperimento 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Il Programma / 1 Elettronica digitale: logica booleana, segnali logici (NIM, TTL, …), l’oscilloscopio digitale, l’impulsatore, temporizzazione di segnali logici (discriminatori “leading-edge” e “constant fraction”), coincidenze, latch, curve di coincidenza Elettronica analogica: linee di trasmissione e loro impedenza caratteristica e attenuazione, il rumore nei circiuti, circuiti lineari per il processing dei segnali impulsivi a minimo rumore, tecniche di analisi di ampiezza di impulso ad elevata risoluzione   Introduzione all’acquisizione dati: ADC, TDC (metodi, errori di quantizzazione), i diversi standard elettronici (CAMAC, VME, FASTBUS), introduzione al CAMAC, fondamenti di acquisizione dati e librerie per l’accesso al CAMAC, studio del funzionamento di alcuni moduli CAMAC tipici (I/O register, ADC, TDC, Scaler) 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Il Programma / 2 Software e hardware nell’acquisizione dati: sui computer, sulle interfacce, sullo storage e sui sistemi operativi, acquisizioni basate su polling o interrupt, comunicazione tra processi, esempi di software commerciali (LabView) e applicazioni   Esperimenti finali: si scegliera’ tra i vari esperimenti disponibili. In questi esperimenti verranno applicate le tecniche apprese a lezione e nelle esperienze preliminari per effettuare una misura di fisica: telescopio di raggi cosmici effetto Compton correlazioni angolari di fotoni in decadimenti + … 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

Alcuni Testi Consigliati Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, W.R. Leo, Springer-Verlag Radiation Detection and Measurement, 3rd edition, G.F. Knoll, Wiley The Art of Electronics, 2nd edition, P. Horowitz, W. Hill, Cambridge Univ. Press A Book on C, 4th edition, A. Kelley, I. Pohl, Addison-Wesley … altri testi e/o articoli ve li consigliero’ piu’ avanti mano a mano che affronteremo i vari argomenti del corso 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Svolgimento del Corso Sostanzialmente alterneremo lezioni in classe ad attivita’ in laboratorio Per le esperienze di laboratorio verranno formati alcuni gruppi di 3-4 persone che di volta in volta realizzaranno insieme l’esperienza Per le esperienze preliminari tipicamente le misure verranno fatte in giornata (alcune potranno essere piu’ lunghe…) e le relazioni verranno consegnate entro una settimana Gli esperimenti finali vi impegneranno di piu’ (tipicamente 2 settimane per esperimento). Il lavoro, sintetizzato in un elaborato finale, verra’ presentate da ciascun gruppo a tutta la classe e discusso in comune 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari L’Esame Le relazioni vengono valutate al pari di uno scritto e viene assegnato ad ognuna un voto in trentesimi L’esame finale, individuale, e’ una prova orale che vertera’ sulle esperienze svolte, sugli argomenti delle lezioni e include una piccola prova pratica utilizzando la strumentazione vista durante il corso Il voto finale tiene conto delle votazioni conseguite nelle relazioni e nella prova finale 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

Come preparare una relazione La relazione deve essere come quella “che desiderereste copiare per capire tutto quello che e’ stato fatto e prendere 30 all’esame”  Tipicamente una relazione comprendere i seguenti punti: Introduzione al problema Metodo di misura Dati sotto forma di grafico o tabella Interpretazione dei dati Critica Conclusione Appendice 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari Altro… Alla pagina http://www.ca.infn.it/~cardini/ saranno disponibili a breve tutte le informazioni su questo corso (programma del corso, libri, esempi di programmi, link a informazioni utili, date degli esami, …) 03-03-2006 A. Cardini / INFN Cagliari