Tracciatori di muoni cosmici per monitorare il vulcano e la stabilità di edifici Domenico Lo Presti "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/2017.

Presentazione sul tema: "Tracciatori di muoni cosmici per monitorare il vulcano e la stabilità di edifici Domenico Lo Presti "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/2017."— Transcript della presentazione:

1 Tracciatori di muoni cosmici per monitorare il vulcano e la stabilità di edifici
Domenico Lo Presti "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

2 "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/2017 - D. Lo Presti
PO FESR OT1 RICERCA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE 1.1. Incremento dell’attività di innovazione delle imprese 1.1.3 – Sostegno alla valorizzazione economica dell’innovazione attraverso la sperimentazione e l’adozione di soluzioni innovative nei processi, nei prodotti e nelle formule organizzative, nonché attraverso il finanziamento dell’industrializzazione dei risultati della ricerca. Chi? Gruppo di ricercatori (fisici ed ingegneri). Perchè? Scienza e Tecnologia al servizio di: Controllo del territorio Salvaguardia di beni culturali Come? Raggi cosmici, radiazione naturale, come sorgente Dove? Sicilia, Catania, Dipartimento di Fisica ed Astronomia Quando? Oggi, anni di esperienza e di ricerca e sviluppo Con chi? Aziende siciliane interessate a sviluppare un prodotto a partire da uno strumento scientifico Inserire Logo Partner qui "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

3 Monitoraggio fascio e Imaging
Sistema per monitoraggio e controllo di qualità di fasci per adroterapia Ricerca di materiale fissile di contrabbando mediante tomografia con muoni Monitoraggio fascio e Imaging Tracciamento + DE protoni Tecnica del Residual range Tomografia mediante tracciamento di muoni cosmici Progetto PON Muon Portal Project Simulazioni Monte Carlo Full Scale Design Barre Scintillanti +WLS Fotosensori – SiPM Elettronica Readout e DAQ Ricostruzione Immagini  Allarme  Progetto completato  Ricerca di partners interessati all’applicazione e al trasferimento tecnologico del portale nei siti di transito dei container Fibre ottiche scintillanti; Acquisizione ed elaborazione On-Line Controllo di qualità, dosimetria e monitoraggio di fasci di particelle per adroterapia Imaging 15 mm 15 mm 10 mm 5 mm Area colpita NUMEN – KM3NET – AUGER PRIME … Sviluppo di sensori ed elettronica, piattaforme di integrazione, test e caratterizzazione di massa in grandi apparati sperimentali per ricerca di base Brevetto Internazionale Talk del Prof. F. Riggi "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

4 TRACCIAMENTO MUONI: Simulazione e Progettazione
Scintillatori (Barre e fibre ottiche) Sensori di luce (PMT e SIPM) Elettronica: Front-end Read-Out DAQ Alimentazione e Riferimenti tensione Posizionamento e sensoristica Software e Firmware: Acquisizione dati House-keeping Configurazione Comunicazione Sincronizzazione Analisi Visualizzazione Memorizzazione Meccanica: Accoppiamento Ottico, Oscuramento Sostegno e Allineamento Robustezza e Trasportabilità Isolamento da umidità e luce esterna Pannelli fotovoltaici Batterie Regolatore carica Test e caratterizzazione Calibrazione Controllo qualità e affidabilità "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

5 Tracciatori di muoni cosmici per monitorare il vulcano
Schema Telescopio Telescopio Lunghezza cammino (m) Angolo azimutale (f) Raggi cosmici Radiografia di strutture sommitali di vulcani al fine di ottenere la distribuzione di densità 3D ad alta risoluzione della struttura interna. Monitoraggio continuo e possibilità di allarme in tempo reale. Realizzazione di una rete di telescopi attorno al cratere e di inter-comunicazione con strumentazione standard. Flusso integrale di muoni che fuoriescono dalla struttura geologica. Energia minima del muone necessaria per attraversare un certo spessore di roccia. "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

6 "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/2017 - D. Lo Presti
Primo telescopio completato e installato presso sede INGV di Nicolosi per prima campagna di misura 30/1/2017. Il Target sono i crateri Silvestri. Le simulazioni accurate effettuate prevedono un buon contrasto in poche settimane. A giugno 2017 trasferimento presso complesso crateri di Sud-Est. 10 min "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

7 Tracciatori di muoni cosmici per monitorare la stabilità di edifici
Tracciamento dei muoni Odoscopi a fibre scintillanti Sonde trigger a scintillatore Timing e tracciamento Misura distribuzione angolare Monitoraggio variazioni nel tempo Acquisizione ed elaborazione On-line Basso consumo Comunicazione Wireless Modellazione 3D in combinazione con misurazioni standard. Risoluzione spaziale circa 1mm Indicata in applicazioni che richiedono: Bassa invasività Misura di stabilità delle distanze relative fra punti non a vista o separati da strutture non modificabili o da preservare TP TB2 Tracker Base (TB1) TB3 Tracker Probe (TP1) TP 2 TP 3 TP 4 TP 5 m TB N (eventi) Dy(cm) 10 gg "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

8 Simulazione Monte Carlo della
Tracciamento di raggi cosmici Misurando i punti di passaggio delle traiettorie dei muoni su un rivelatore di cosmici bersaglio, situato nel punto da monitorare, e su un telescopio di rivelatori vincolato alla struttura dell’edificio, è possibile stimare lo spostamento sistematico del bersaglio mobile rispetto al telescopio fisso x y z Tracker Probe Tracker Base P3 P2 P1 P0 P_ric Vantaggi dei raggi cosmici  radiazione naturale, continua  nessuna sorgente artificiale, nessun rischio di natura radiologica attraversano spessori di materiali subendo solo piccole deviazioni  si misurano facilmente con tecniche ben consolidate Limitazioni dei raggi cosmici la presenza di deviazioni stocastiche implica l’utilizzo di distribuzioni campionarie  necessità di accumulare statistica con un rateo di eventi limitato Simulazione Monte Carlo della distribuzione della differenza tra la coordinata misurata nel bersaglio e quella ricostruita con estrapolazione dal telescopio N (eventi) Dy(cm) 10 gg La media della distribuzione è uno stimatore dello spostamento sistematico del bersaglio. smedia= sdistr/N rappresenta la precisione della misura ed è funzione del tempo di presa dati. smedia <1 mm "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti

9 Grazie per l’attenzione
Contatti: Domenico Lo Presti c/o Dipartimento di Fisica ed Astronomia di Catania Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Sezione di Catania Via Santa Sofia 64, Catania Skype: domenico.lo.presti Tel: "Fiera delle idee" - Dip. Fis. Astr. Catania, 31/1/ D. Lo Presti