TPC

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TPC óptica lida por fotomultiplicadores
STG Fetal, FAF Fraga, LMS Margato, MMFR Fraga,
RF Marques, AJPL Policarpo
LIP Coimbra
Jornadas LIP 2008/01/12
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Sistema experimental 2D

• Matriz de 4 PMTs
• Detector com triplo GEM
• - Janela de entrada de mylar aluminizado
• Espaço de deriva8 mm
• Mistura gasosa Ar5CF4 em fluxo contínuo
• Fonte de 55Fe (RX de 5,9 keV)
• Colimador - Agulha de seringa
• - Diâmetro interno0,5 mm
• - Comprimento 27,5 mm
• Suporte com ajuste de altura manual
• Mesa que se move em X e em Y, controlada pelo
  software Labview. (1 passo2,54 um)

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Aquisição de dados

• Os programas de aquisição e análise de dados
  foram desenvolvidos em matlab
• As posições (x,y) de interacção de cada raio X
  são calculadas através do algoritmo do centro de
  gravidade usando os sinais produzidos pelos 4 PMTs

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Resolução espacial Histogramas das posições X e
Y
VGEMs380 V
VGEMs380 V
5
Resolução espacial Variação com o número de
fotões
6
Varrimento
7
Colimador de 5 furos
Em cada furo foi colocada uma agulha com fint0,5
mm
8
Resolução espacial
9
Resolução espacial
center1x-center2x2.3582 mm center1x-center2xr
eal3.00 mm Scaling factor 78.6 fwhm1x_correct0
.889 mm fwhm2x_correct0.859 mm
10
Resolução espacial
center1y-center2y1.6278 mm center1y-center2yr
eal2 mm Scaling factor 81.4 fwhm1y_correct1.01
mm fwhm2y_correct0.784 mm
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Reconstrução 3D de traços de partículas
alfa Sistema experimental
Fonte de alfas 241Am (Energia 5,5 MeV) Mistura
gasosa Ar5CF4 Alcance 40 mm
Fotomultiplicadores Hamamatsu R1387 de 39 mm de
diâmetro
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Reconstrução de traços de partículas alfa -
Duração
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Reconstrução de traços de partículas alfa
Coordenada Z

• Projecção do traço no eixo dos ZZ
• Vd(Ar5CF4 )8,8 cm/us

ProjZVdDt
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Reconstrução de traços de partículas alfa
coordenadas X e Y
Algoritmo de centro de gravidade
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Reconstrução de traços de partículas
alfa Alargamento do feixe de alfas
Colimador f0,7 mm L5 mm
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Reconstrução de traços de partículas alfa
Ângulo q

• A precisão na determinação do ângulo teta aumenta
  para inclinações maiores
• Resolução típica para teta45º de 2º (sigma)

16
17
Reconstrução de traços de partículas alfa 2
furos
ProjXYdsin(q)
ProjXdsin(q)cos(b) ProjYdsin(q)sin(b)
18
Reconstrução de traços de partículas alfa 2
furos
19
Reconstrução de traços de partículas alfa 2
furos
STG Fetal et al, Nucl. Instr. and Meth. A 581
(2007) 202-205
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Reconstrução 3D de traços de raios
cósmicos Sistema experimental
Cintilador (NaI)
Módulo de coincidências
Trigger
Detector com triplo GEM Matriz de 4 PMTs
141 cm
Osciloscópio
Cintilador Plástico
4 eventos bons/hora
dE/dx2,67 keV/cm
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Reconstrução de traços de raios cósmicos
Teta30º Beta90º
22
Reconstrução de traços de raios cósmicos
23
Reconstrução de traços de raios cósmicos
24
Trabalho em curso

• Continuar a análise dos dados adquiridos -
  optimizar os programas de análise de dados
• Testar a leitura óptica com outras configurações
  de PMTs e compará-la com os resultados de
  simulação

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(No Transcript)
26
GEM Gas Electron Multiplier
F. Sauli, Nucl.Instr.and Methods A 368 (1997) 531
26
27
PMT Hamamatsu R1387
28
Detector gasoso com GEMs
GEM
28
29
Detector com GEMs com localização bidimensional
Leitura de carga
Leitura de strips ortogonais
Leitura individual de cada pixel
29
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Detector com GEMs com localização bidimensional
Leitura de luz
CCDs Matriz de Fotomultiplicadores Matriz
de fotodíodos
Sensor de luz
25 de Setembro de 2007
Café com Física
30
31
Resolução espacial
center1x-center2x1.0846 mm center1x-center2xr
eal1.5 mm compressão72.3 fwhm1x_correct0.746
mm fwhm2x_correct1.297 mm
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Resolução espacial
center1y-center2y2.2556 mm center1y-center2yr
eal3 mm Scaling factor 75.2 fwhm1y_correct1.27
1 mm fwhm2y_correct1.310 mm
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Resolução espacial
center1x-center2x1.0923 mm center1x-center2xr
eal1.5 mm Scaling factor x72.8 fwhm1x_correct0
.9297 mm fwhm2x_correct1.1456 mm
center1y-center2y0.734 mm center1y-center2yr
eal1 mm Scaling factor y73.4 fwhm1y_correct1.3
54 mm fwhm2y_correct 0.599 mm
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Colimação da fonte de alfas

















d
1

7
.
5
m
m




q
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Aquisição de dados com 3x3 fotomultiplicadoresosc
iloscópio
35
36
Aquisição de dados com 3x3 fotomultiplicadores

• PMT1 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC0
• PMT2 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC1
• PMT3 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC2
• PMT4 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC3
• PMT5 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC4
• PMT6 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC5
• PMT7 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC6
• PMT8 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC7
• PMT9 ---------------------------------------------
  ----------- CAMAC ADC8

Camac ADC Gate
soma