ˇcecco/infn/infn/corel/re1.pdfIl rumore elettronico influenza tutti i tipi di misura: Rivelazione...
Transcript of ˇcecco/infn/infn/corel/re1.pdfIl rumore elettronico influenza tutti i tipi di misura: Rivelazione...
-
���������������������������������
��������������������
������ �����
���������������������������������������������������������������������
���������� ���������� ������� ����!!"
������#��������#����������������
$�����%�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
������
��������������)���������������������������������
�*�����������������������������������
�+��������������
��������������)���������������������������������
�*�����������������������������������
�+��������������
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
������������'��������������������������������'��������������������
�Acquisizione di segnali elettrici dal rivelatore(tipicamente un breve impulso di corrente)
�Formatura del segnale in modo da ottimizzare:minimo segnale rivelabile (detect hit/no hit)misura di energia (ampiezza del segnale)event ratemisura del tempo di arrivo
�Conversione analogico-digitale
�Memorizzazione, digital processing
�Acquisizione di segnali elettrici dal rivelatore(tipicamente un breve impulso di corrente)
�Formatura del segnale in modo da ottimizzare:minimo segnale rivelabile (detect hit/no hit)misura di energia (ampiezza del segnale)event ratemisura del tempo di arrivo
�Conversione analogico-digitale
�Memorizzazione, digital processing
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
������������������������������������
Sono basate sullo stesso principio:
� Le particelle depositano energia in un assorbitore e creano portatori di carica mobili (coppie di cariche positive e negative)
� Il campo elettrico applicato al rivelatore muove i portatori di carica verso gli elettrodi e induce un segnale di corrente
Sono basate sullo stesso principio:
� Le particelle depositano energia in un assorbitore e creano portatori di carica mobili (coppie di cariche positive e negative)
� Il campo elettrico applicato al rivelatore muove i portatori di carica verso gli elettrodi e induce un segnale di corrente
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#����%#����
L’accuratezza nella misura del segnale è limitata da fluttuazioni.
�Fluttuazioni statistiche della carica generata nel rivelatore�Rumore elettronico nella catena di elaborazione del segnale
Il rumore elettronico influenza tutti i tipi di misura:
�Rivelazione della presenza di un hit.Il rumore determina il valore minimo di soglia. Se la soglia è troppo bassa, dominano gli hit spuri.
�Misura di energiaPer effetto del rumore, l’ampiezza del segnale fluttua in modo statistico.
�Misura di tempoIl rumore altera la dipendenza temporale del segnale.
L’accuratezza nella misura del segnale è limitata da fluttuazioni.
�Fluttuazioni statistiche della carica generata nel rivelatore�Rumore elettronico nella catena di elaborazione del segnale
Il rumore elettronico influenza tutti i tipi di misura:
�Rivelazione della presenza di un hit.Il rumore determina il valore minimo di soglia. Se la soglia è troppo bassa, dominano gli hit spuri.
�Misura di energiaPer effetto del rumore, l’ampiezza del segnale fluttua in modo statistico.
�Misura di tempoIl rumore altera la dipendenza temporale del segnale.
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#��������������%#��������������
�*�����,�)������������������-���������)��������������������������������������������������-�������������������������������������������������������.��������������������������-�
��/ ���������������������������������������0�������1��-��-�����������������)�����)������)���������2������/�����������������������������������������������������������������������������������������������3�
�4������������������5 ������������������������������)���������������)������0+�����������������������������!��������������������������������������!����61
�*�����,�)������������������-���������)��������������������������������������������������-�������������������������������������������������������.��������������������������-�
��/ ���������������������������������������0�������1��-��-�����������������)�����)������)���������2������/�����������������������������������������������������������������������������������������������3�
�4������������������5 ������������������������������)���������������)������0+�����������������������������!��������������������������������������!����61
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#��������������%#��������������
� �������������)�������������&������������������������/��&���������������0������&��������������������������!�������&�������������������������������!����61��-�!���������������!����������������������/���������������-�����)�������������-��������3�
� ��������������������������������������5 ����������/�������������������������������!���������������������!���5 ������������&&���������������&�����!�������������������������������������������/�����)���������������&���!��������-�����������������������3�
� �������������)�������������&������������������������/��&���������������0������&��������������������������!�������&�������������������������������!����61��-�!���������������!����������������������/���������������-�����)�������������-��������3�
� ��������������������������������������5 ����������/�������������������������������!���������������������!���5 ������������&&���������������&�����!�������������������������������������������/�����)���������������&���!��������-�����������������������3�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#��������������%#��������������
����-7 ���������. ��)��������������������!�������5 �������������������������������������������������)�����/��!����������������&���������������������������2��������������������������������� ���������-���������������2������������������������ ������������������3�
����-7 ���������. ��)��������������������!�������5 �������������������������������������������������)�����/��!����������������&���������������������������2��������������������������������� ���������-���������������2������������������������ ������������������3�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
������������������������������������
��/ ����&������)���������������� ���������-�����������������������������������������������0��������������1�
������������������������������������������������������0���������������13�
��/ ����&������)���������������� ���������-�����������������������������������������������0��������������1�
������������������������������������������������������0���������������13�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
����������������������(�������������������������(���
�������������������� ����������� ���������-��0���������!�������2�������������!����61����������� �������3�
������������(����� ����������� ���������-������������������������������������������������)������-��������������������&��������������������������
0�������/�������,���������������13
4���������� ���������-���-�������������/����������������������������)��������������������������2�������������������/����������������������������������/�������������������&����������������������������������)������3
����-7 �������������������!����������������������0�������/�����13
�������������������� ����������� ���������-��0���������!�������2�������������!����61����������� �������3�
������������(����� ����������� ���������-������������������������������������������������)������-��������������������&��������������������������
0�������/�������,���������������13
4���������� ���������-���-�������������/����������������������������)��������������������������2�������������������/����������������������������������/�������������������&����������������������������������)������3
����-7 �������������������!����������������������0�������/�����13
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
)�����������) �����������
�$���������
�$�����*#�������������
�#���������#�������������
��8��������.��/���������������������������!���8���������������)����������������������������������������������τ ����������������������τ ,�'3
�$���������
�$�����*#�������������
�#���������#�������������
��8��������.��/���������������������������!���8���������������)����������������������������������������������τ ����������������������τ ,�'3
����0�1#9
:����0�1
9
99 �−∞→=
���0�1�#9
:���0�1�
9
9
#
9
#
�−∞→=
( ) ��������������
����������
�
��� �−∞→ +=+= τττ
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
#���������#������������#���������#������������
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%����������(�����#����%����������(�����#����
;��/�����������������)�������.��������������������������������������+3
;��/�����������������)�������.��������������������������������������+3
0�1�
+
�
+
#
=
���������0�1�����������������������������������������������������������!���������������������������������������������������������)��2����3
���������0�1�����������������������������������������������������������!���������������������������������������������������������)��2����3
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
+����,�������������������+����,�������������������
+��������-���������������������������������)�����
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
)�#9
10��)����1�01���-7 1�,��9@0>1
�−ω=ω
9
9
�=�99 )�0�1�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
+����,�������������������+����,�������������������
+����)������������ ������������������������������&�������������
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
+����,�������������������+����,�������������������
4�������� �������������������. ���)������������4�������� �������������������. ���)������������
10��10�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
-��(�������#����-��(�������#����
[ ]D�E�)
�� ##
[ ]D�;�)
�� ##
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
.���'�����������
�������,������������
�#����������������#�������������
.���'�����������
�������,������������
�#����������������#�������������
E�0�1�����������������������/���������������������������)��������
����)�������90�1!��������� �������������������+�0ω1E�0�1���������������������������������������������!��������� �������������������+�0ω1
E�0�1�����������������������/���������������������������)��������
����)�������90�1!��������� �������������������+�0ω1E�0�1���������������������������������������������!��������� �������������������+�0ω1
+����������������������-��-���������������)����������������������������������������������&����
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
.���'�����������
�������,������������
�#����������������#�������������
.���'�����������
�������,������������
�#����������������#�������������
( ) ��������� �� ωωω ⋅=
( ) 10+�=910+ �#� ω⋅ω=ω
���������-������������������+�0>1!����������2�������������������������������������������������������/����������
���������-������������������+�0>1!����������2�������������������������������������������������������/����������
1�)0+0�1E'�
#� ω= �
∞
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
+#�����(�������#�������#�������������+#�����(�������#�������#�������������
+����������������0������������������������1�+����������������0������������������������1�
( ) ( ) 10+�=9��10+�=910+ ##
�!#:
#
�!:� ω⋅ω+ω⋅ω=ω
+���������������0F:#0>1�,������� ���������������1�+���������������0F:#0>1�,������� ���������������1�
( ) ( )( ) ( )[ ]ω⋅ω⋅ω+
+ω⋅ω+ω⋅ω=ω
=9=910F#*����
��10+�=9��10+�=910+
@�!#�!::#
#
#
�!#:
#
�!:�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
�����������'������(�������#���������������'������(�������#����
1�0E:
1�0E#
( ) #:###:##: EE#EEEE ++=+
E����&��������������E����&�������������� ( ) ( )'EEEEEE #:###:##: =+=+�����������������0E: ,�E#1
�����������������0E: ,�E#1
( ) #:##: E(EE =+
�������������������������������������� ( ) #:##:###: E(EEEE ≤+≤+
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
-��(�������#����-��(�������#����
�*��������������0+-�����1�
�*�����������
�*�����:G)
�*�����4������
�*��������������0+-�����1�
�*�����������
�*�����:G)
�*�����4������
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#�����(���#���%#�����(���#���
4��������������. ����������������2���������� �������������
���������3
�/ �����������������������������������������������2����
������������������������������������������������-��
����������������&��������������������0�����������
�������������������������������1!�����������������
�������������������������3
4��������������. ����������������2���������� �������������
���������3
�/ �����������������������������������������������2����
������������������������������������������������-��
����������������&��������������������0�����������
�������������������������������1!�����������������
�������������������������3
2#�)
��# =
�,����������������������
2�,������������/��������02�,�:3H�3�:'�:%�1�
�,����������������������
2�,������������/��������02�,�:3H�3�:'�:%�1�
%#����� ����
/�����, ����������������������
��'��*#����0�
%#����� ����
/�����, ����������������������
��'��*#����0�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#�����(���#���%#�����(���#���
����������������������������������������������������������� .���
������������3�4�����������������������������.��������������2�����
���������������������������23δ0�13
����������������������������������������������������������� .���
������������3�4�����������������������������.��������������2�����
���������������������������23δ0�13
�
1�021�0) δ⋅=
λ⋅== 21�0� λ ,�)��2��������������������������������,�G2�λ ,�)��2��������������������������������,�G2�
4��)��������������0�1�������������������������������������
��������3�4�����������������. �������0��������������1�
4��)��������������0�1�������������������������������������
��������3�4�����������������. �������0��������������1�
( ) 2#2#=�#10+ ## ⋅=⋅λ=ω⋅λ=ω
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#�����������%#�����������
���������������������. ��������������������������-������
�))��������/�����������������-��������2��������������
������������� �������������3��������!������))����������
���������������������������������������. ���������3�
+�����������)3�3�3�����������-����5 ���������-�����������
�����������������������������������������3
4/���������������������� �����������������������������
���������5 ���������������������������������
I
��������������9����������������������������
�2���������������/����������������3�
���������������������. ��������������������������-������
�))��������/�����������������-��������2��������������
������������� �������������3��������!������))����������
���������������������������������������. ���������3�
+�����������)3�3�3�����������-����5 ���������-�����������
�����������������������������������������3
4/���������������������� �����������������������������
���������5 ���������������������������������
I
��������������9����������������������������
�2���������������/����������������3�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#�����������%#�����������
�/ �������������������������������������������.
������������������������������������������������3
0������������������������������������ ��������������������
��2������������/�����������������������. ���������
�)��������������� ���������/����������������13
�/ �/�����)������������������������������������������3
�/ �������������������������������������������.
������������������������������������������������3
0������������������������������������ ��������������������
��2������������/�����������������������. ���������
�)��������������� ���������/����������������13
�/ �/�����)������������������������������������������3
9�,��������������������
J�,����������������� 0J�,�:3KL�3 :'�#KMGN1�
9�,��������������������
J�,����������������� 0J�,�:3KL�3 :'�#KMGN1�
J9*(�)
��#* =
*
*
J9(
�)
��#* =*
O��������9-����O��������9-���� O�����������O�����������
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#���� ����������
��������������������
%#���� ����������
��������������������
*�������������������2��������������������������
���������������������������������������2�����
������3�C�����������. �������)������������������������
�������������������)�������������. ������������������
�������� ����������:G)3
*�������������������2��������������������������
���������������������������������������2�����
������3�C�����������. �������)������������������������
�������������������)�������������. ������������������
�������� ����������:G)3
)
*
J9(
�)
�� ##* α+=*
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#������������������������������
������
%#������������������������������
������
+������)���������������0��-���������� �������������������
�����3�������J�������������������1���������������������������
�������������3
+������)���������������0��-���������� �������������������
�����3�������J�������������������1���������������������������
�������������3
������������������������0δ ,���������������1��������������������������0δ ,���������������1��
�
+� �'εε=
P�
PP�PP
�P��
��=εε=δε−ε=ε
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
C������/��������������������������������.��C������/��������������������������������.��
����=
:
�
+
�
+=
:Q
PP�'
P�'
� ⋅δ⋅ω+ω=
εωε+εωε=
%#������������������������������
������
%#������������������������������
������
+����δ RR�:�+����δ RR�:�
�=
:
�
��Q� ω
+ω
δ=
O����������������������������O���������������������������� ���
ωδ
�=
:
ω
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
;���������������������������������������������������������������!��������� ��������������������
;���������������������������������������������������������������!��������� ��������������������
%#������������
�������������������������
%#��������������/�����,����������������12'0
%#������������
�������������������������
%#��������������/�����,����������������12'0
�
��J9(
�)
�� #
ωδ=
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
����&�������������:G)������������))����������)��������������������������������!�����))��������������)�����������������������������!����3�
��������:G)�. ��������������������)������������������������������ ����������-���/����������������)����
����&�������������:G)������������))����������)��������������������������������!�����))��������������)�����������������������������!����3�
��������:G)�. ��������������������)������������������������������ ����������-���/����������������)����
%#�����12'%#�����12'
α= )
J�)
�� &
)
#
�������. �����������������!�J: . ������������������������������������!�α . �����������������������������:3��������. �����������������!�J: . ������������������������������������!�α . �����������������������������:3�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
������������������������������������������������������ �������������
�����������������������������)��������������3�4��������������������������������������∆��������������3
������������������-������������������������2�����������������������������������������������������&�����-������*����9�������-�+�����0*9+13�S�����������. ������������������������������������τQ ,�:G#ν!�����ν . ���������������������������������)����������������3
������������������������������������������������������ �������������
�����������������������������)��������������3�4��������������������������������������∆��������������3
������������������-������������������������2�����������������������������������������������������&�����-������*����9�������-�+�����0*9+13�S�����������. ������������������������������������τQ ,�:G#ν!�����ν . ���������������������������������)����������������3
%#�����3���������%#�����3���������
�'3#
'
'3#
'3(
'3H
'3L
:
:3#
' $' :'' :$' #''
-�#�����������#������4���'���
/%.-��#�����0
∆∆ ∆∆ ��5�67
.���5��7
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
4�������� ������������������������������������������*9+�-�����)����4�������� ������������������������������������������*9+�-�����)����
%#�����3���������%#�����3���������
( ) ( )#Q##Q#
#Q
#Q#
#4
)(:
(�
:
(�
�)
��
τπ+τ∆=
τω+τ∆=
C������������������������)��2�����. ���������������������������
������������������������������)�����������������������0M��9!�OS+��9���������������13
C������������������������)��2�����. ���������������������������
������������������������������)�����������������������0M��9!�OS+��9���������������13
Q#
:
πτ
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
����������������/������������������OS+��9��������������
������������������������������������������������������������������������������������/�������������������������������)����T3�4�����������������&&������������������0τ' ��γ �������������������������������1�
����������������/������������������OS+��9��������������
������������������������������������������������������������������������������������/�������������������������������)����T3�4�����������������&&������������������0τ' ��γ �������������������������������1�
%#�����12'����������������������
��������3��������
%#�����12'����������������������
��������3��������
( ) ):
(
;���
:
:
(
;��
�)
�� �#
Q' #
Q#
�##
)G: ⋅γ
∆=ττω+πγ
∆= �∞
T'Q �
γτ=τ
�2������������������ ����������������������������������������&���������������������������)���� 0�����������������������������������13�+�������-����������� �����������������������������)���� 0�� ,������� ����������!�;�,�������������-�������������1�
�2������������������ ����������������������������������������&���������������������������)���� 0�����������������������������������13�+�������-����������� �����������������������������)���� 0�� ,������� ����������!�;�,�������������-�������������1�
-
������������������������������������������������������������������������� !������" �����!�#$�" #%���&���#''(
%#�����12'����������������������
��������3��������
%#�����12'����������������������
��������3��������