UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Corso di laurea in FISICA Caratteristiche Volt-Amperometriche degli elettrodi dei rivelatori.

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI LECCE Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Corso di laurea in FISICA Caratteristiche Volt-Amperometriche degli elettrodi dei rivelatori a Piani Resistivi Paralleli (RPC) del sistema di trigger per muoni dellesperimento ATLAS. Appello di Laurea del 13 Dicembre 2002 Claudio CHIRI

2 Lapparato ATLAS a LHC, CERN (A Toroidal Large hadron collider ApparatuS) Lapparato di rivelazione ATLAS e uno dei quattro apparati che saranno installati al Large Hadron Collider, dove si realizzeranno misure con fasci p-p a 14 TeV nel C.M., e ad alta luminosita (10 34 cm -2 s -1 ), con lintento di rivelare il mattone mancante delledificio del Modello Standard (il bosone di Higgs), ma anche di evidenziare possibili segnali di fisica oltre tale modello

3 Lo spettrometro di muoni. Sistema del trigger di primo livello. Gli RPC RPC (Camere a Piatti piani Resistivi) Il gruppo di Lecce e impegnato nella realizzazione delle camere di trigger per muoni del barrel. Lo spettrometro esegue il trigger di primo livello (LV1) ed il tracciamento di precisione dei. Nel barrel, il trigger LV1 è eseguito dagli RPC, che inoltre definiscono le regioni di interesse per il tracciamento fine. Schema della strategia del trigger di muoni

4 Caratteristiche principali degli RPC Risoluzione spazio-temporale (1 cm x 1 ns) Risoluzione spazio-temporale (1 cm x 1 ns) Efficienza allalto flusso di particelle Efficienza allalto flusso di particelle Possibilità di costruire dei sistemi di trigger di grande dimensione Possibilità di costruire dei sistemi di trigger di grande dimensione Rapporto qualità-prezzo Rapporto qualità-prezzo

5 Struttura di un RPC

6 Principio di funzionamento f = 1/ f = 1/ = 0.1 ÷ 1 kHz/cm 2 = 0.1 ÷ 1 kHz/cm 2

7 Motivazione delle misure fatte nella tesi Il lavoro di tesi presentato ha avuto come scopo lo studio delle proprietà elettriche del laminato plastico utilizzato nella costruzione degli elettrodi degli RPC. Tale studio è stato suggerito da una serie di approfondimenti in atto su questo materiale al fine di chiarire gli effetti di invecchiamento a cui sono soggetti i rivelatori stessi.

8 Materiale degli elettrodi resistivi Una lastra di laminato plastico è costituita da una serie di fogli di carta impregnati con opportune resine ed aggregati attraverso una serie di procedure di pressatura a ciclo di temperatura controllato, che portano alla polimerizzazione delle sostanze impregnanti.

9 Il controllo di resistività nel ciclo di produzione del laminato plastico Impregnazione Impregnazione Essiccazione Essiccazione Pressatura Pressatura

10 Statistica dei valori di resistività delle lastre di bakelite utilizzate per gli RPC di ATLAS sul 63 % della produzione totale

11 Caratteristiche V – I della bakelite La resistività è ottenuta dal best-fit lineare delle caratteristiche V – I (V<0.7 KV) La resistività è ottenuta dal best-fit lineare delle caratteristiche V – I (V<0.7 KV) I = V + I = V + = A/(d ) = A/(d ) Apparato di misura (resistenze di carico = 1 Mohm)

12 Dipendenza = (T) 20 = (19.6 ± 0.8) x 10 10 cm 20 = (19.6 ± 0.8) x 10 10 cm 20 = (18 ± 1) x 10 10 cm 20 = (18 ± 1) x 10 10 cm = (9.5 ± 0.5) °C = (9.5 ± 0.5) °C Range di Temperatura: 16 – 44 °C

13 Dipendenza = (H) Range di umidità: 6 % - 55 % Range di umidità: 6 % - 55 % Relazione empirica: = min + a/(1 + exp((h-50)/15) = min + a/(1 + exp((h-50)/15)

14 CONCLUSIONI Nellambito di un programma di misura dellinvecchiamento dei materiali usati per la costruzione dei contatori RPC, di grande attualita in vista delle applicazioni ad alto tasso di irraggiamento presso LHC, e stato caratterizzato elettricamente un campione di bachelite di ATLAS Nellambito di un programma di misura dellinvecchiamento dei materiali usati per la costruzione dei contatori RPC, di grande attualita in vista delle applicazioni ad alto tasso di irraggiamento presso LHC, e stato caratterizzato elettricamente un campione di bachelite di ATLAS La dipendenza della resistività dalla temperatura = (T) è stata parametrizzata con una approssimazione esponenziale che è in buon accordo con la legge empirica comunemente accettata. La dipendenza della resistività dalla temperatura = (T) è stata parametrizzata con una approssimazione esponenziale che è in buon accordo con la legge empirica comunemente accettata. E stata suggerita, inoltre, una parametrizzazione empirica della dipendenza = (H), finora non disponibile agli sperimentatori, assumendo che la conducibilità del materiale sia legata al contenuto in acqua E stata suggerita, inoltre, una parametrizzazione empirica della dipendenza = (H), finora non disponibile agli sperimentatori, assumendo che la conducibilità del materiale sia legata al contenuto in acqua Sono stati infine esplorati eventuali effetti di polarizzazione ed isteresi nel laminato plastico che potrebbero portare ad una degradazione del segnale misurato dagli RPC. Sono stati infine esplorati eventuali effetti di polarizzazione ed isteresi nel laminato plastico che potrebbero portare ad una degradazione del segnale misurato dagli RPC.