UNIVERSITUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI LECCEÀ DEGLI STUDI DI LECCEFacoltà di Scienze MM.FF.NN.Facoltà di Scienze MM.FF.NN.

Corso di laurea in FISICACorso di laurea in FISICA

Caratteristiche Volt-Amperometriche degli Caratteristiche Volt-Amperometriche degli elettrodi dei rivelatori a Piani Resistivi elettrodi dei rivelatori a Piani Resistivi

Paralleli (RPC) del sistema di trigger per Paralleli (RPC) del sistema di trigger per muoni dell’esperimento ATLAS.muoni dell’esperimento ATLAS.

Appello di Laurea del 13 Dicembre 2002Appello di Laurea del 13 Dicembre 2002

Claudio CHIRIClaudio CHIRI

L’apparato ATLAS a LHC, CERNL’apparato ATLAS a LHC, CERN(A Toroidal Large hadron collider (A Toroidal Large hadron collider

ApparatuS)ApparatuS)

L’apparato di rivelazione L’apparato di rivelazione ATLAS e’ uno dei quattro ATLAS e’ uno dei quattro apparati che saranno installati apparati che saranno installati al Large Hadron Collider, dove al Large Hadron Collider, dove si realizzeranno misure con si realizzeranno misure con fasci p-p a 14 TeV nel C.M., e fasci p-p a 14 TeV nel C.M., e ad alta luminosita’ (10ad alta luminosita’ (103434 cm cm-2-2 ss-1-1), con l’intento di rivelare il ), con l’intento di rivelare il mattone mancante dell’edificio mattone mancante dell’edificio del Modello Standard (il del Modello Standard (il bosone di Higgs), ma anche di bosone di Higgs), ma anche di evidenziare possibili segnali di evidenziare possibili segnali di fisica oltre tale modellofisica oltre tale modello

Lo spettrometro di muoni.Lo spettrometro di muoni.Sistema del trigger di primo livello. Gli RPCSistema del trigger di primo livello. Gli RPCRPC (Camere a Piatti piani Resistivi)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

Caratteristiche principali degli RPC Caratteristiche principali degli RPC

Risoluzione spazio-temporale (1 cm Risoluzione spazio-temporale (1 cm x 1 ns)x 1 ns)

Efficienza all’alto flusso di particelleEfficienza all’alto flusso di particelle

PossibilitPossibilità di costruire dei sistemi di trigger di à di costruire dei sistemi di trigger di grande dimensionegrande dimensione

Rapporto qualità-prezzoRapporto qualità-prezzo

Struttura di un RPCStruttura di un RPC

Principio di funzionamentoPrincipio di funzionamento

f = 1/f = 1/

= 0.1 ÷ 1 kHz/cm= 0.1 ÷ 1 kHz/cm22

Motivazione delle misure fatte Motivazione delle misure fatte nella tesinella tesi

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

rivelatori stessi. rivelatori stessi.

Materiale degli elettrodi Materiale degli elettrodi resistiviresistivi

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.

Il controllo di resistivitIl controllo di resistività nel ciclo di produzione del à nel ciclo di produzione del laminato plasticolaminato plastico

ImpregnazioneImpregnazione

EssiccazioneEssiccazione

PressaturaPressatura05

101520253035

0 200 400 600

Resistività (1009 ? )cm

(° )Temperatura C

Corpo

0

1

2

3

0 200 400 600

Resistività (1009 ? )cm

%volatili

Corpo

0

5

10

0 200 400 600

Resistività (1009 ? )cm

%resina

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

Caratteristiche V – I della bakeliteCaratteristiche V – I della bakelite

La resistivitLa resistività è ottenuta dal best-fit à è ottenuta dal best-fit lineare delle caratteristiche V – I lineare delle caratteristiche V – I (V<0.7 KV) (V<0.7 KV)

I = I = V + V +

= A/(d= A/(d))

Apparato di misura

(resistenze di carico = 1 Mohm)

Dipendenza Dipendenza = = (T)(T)

2020 = (19.6 = (19.6 ± 0.8) x 10± 0.8) x 101010 cmcm

2020 = (18 = (18 ± 1) ± 1) x 10x 101010 cmcm

= (9.5 = (9.5 ± 0.5) °C± 0.5) °C

Range di Temperatura: 16 – 44 Range di Temperatura: 16 – 44 °C°C

Dipendenza Dipendenza = = (H)(H)

Range di umiditRange di umidità: à: 6 % - 55 % 6 % - 55 %

Relazione empirica:Relazione empirica:

= = minmin + a/(1 + exp((h-50)/15) + a/(1 + exp((h-50)/15)

CONCLUSIONICONCLUSIONI

• Nell’ambito di un programma di misura dell’invecchiamento dei Nell’ambito di un programma di misura dell’invecchiamento dei materiali usati per la costruzione dei contatori RPC, di grande materiali usati per la costruzione dei contatori RPC, di grande attualita’ in vista delle applicazioni ad alto tasso di attualita’ in vista delle applicazioni ad alto tasso di irraggiamento presso LHC, e’ stato caratterizzato irraggiamento presso LHC, e’ stato caratterizzato elettricamente un campione di bachelite di ATLASelettricamente un campione di bachelite di ATLAS

• La dipendenza della resistivitLa dipendenza della resistività dalla temperatura à dalla temperatura = = (T) è (T) è stata parametrizzata con una approssimazione esponenziale stata parametrizzata con una approssimazione esponenziale che è in buon accordo con la legge empirica comunemente che è in buon accordo con la legge empirica comunemente accettata.accettata.

• E’ stata suggerita, inoltre, una parametrizzazione empirica della E’ stata suggerita, inoltre, una parametrizzazione empirica della dipendenza dipendenza ==(H), finora non disponibile agli sperimentatori, (H), finora non disponibile agli sperimentatori, assumendo che la conducibilità del materiale sia legata al assumendo che la conducibilità del materiale sia legata al contenuto in acquacontenuto in acqua

• Sono stati infine esplorati eventuali effetti di polarizzazione ed Sono stati infine esplorati eventuali effetti di polarizzazione ed isteresi nel laminato plastico che potrebbero portare ad una isteresi nel laminato plastico che potrebbero portare ad una degradazione del segnale misurato dagli RPC.degradazione del segnale misurato dagli RPC.