Enrico Viarani Physics Degree Thesis
Abstract:
L'esperimento LVD (Large Volume Detection) ha sede presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (prov. L'Aquila, Italia). Esso è preposto alla rivelazione dei flussi di muoni e neutrini di origine cosmica. Il suo trigger è composto di due parti: quella riguardante il sistema di tracciamento e quella per i contatori a liquido scintillatore. Le schede elettroniche programmabili "PLTL" e "Majority" fanno entrambe parte del trigger di tracciamento, e ne implementano rispettivamente la logica e il livello. Allo studio dell'elettronica presente nel sistema di trigger di tracciamento ha fatto seguito il lavoro sperimentale svolto nel corso di questa tesi: esso consiste nella realizzazione finale delle schede e nello studio delle loro caratteristiche elettroniche per mezzo di una serie di misure effettuate presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso. L'indagine è volta a caratterizzare le schede in riferimento ai parametri caratteristici del normale esercizio sull'esperimento e fornisce, quindi, una valutazione della loro affidabilità per l'uso in LVD.
  -  Relatore: Chiar. mo Prof. Maurizio Basile
  -  Correlatore: Dott. Ing. Paolo Giusti
Keywords: Fisica, Elettronica, Trigger, Muoni, Neutrini.


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"Il trigger programmabile del sistema tracciante di LVD"
Indice:
     Parole Chiave................................................................3
     Indice.............................................................................5
     Introduzione...................................................................9

     Capitolo 1       LA FISICA DI LVD AL GRAN SASSO

1.1 I Raggi Cosmici...........................................................11
1.2 Composizione e spettro dei raggi cosmici...................13
1.3 Sorgenti di Radiazione Cosmica..................................15
1.4 Osservabilità di sorgenti di gamma..............................18
1.5 I collassi stellari osservabili con LVD.........................20
1.6 Rivelazione di neutrini di bassa energia.......................21

     Capitolo 2      L'ESPERIMENTO LVD AL GRAN SASSO
2.1 Caratteristiche del sito "Gran Sasso d'Italia"................26
2.2 Composizione e geometria del rivelatore LVD.............27
2.3 Ruolo dei due tipi di rivelatori......................................29
     2.3.1 Il rivelatore a scintillatore....................................30
     2.3.2 Il rivelatore a "streamer".......................................32
2.4 Definizione delle logiche del trigger di "tracking"........34
2.5 Accettanza ed efficienza caratteristiche di LVD............37

     Capitolo 3       IL TRIGGER DELL'ESPERIMENTO LVD
3.1 I sistemi di trigger dell'esperimento LVD......................41
3.2 Il trigger di scintillatore.................................................42
3.3 Il trigger del sistema di tracciamento: schema a
      blocchi e principi di funzionamento..............................43
     3.3.1 Le schede elettroniche di "front-end".....................48
     3.3.2 Le schede elettroniche "PLTL"..............................49
     3.3.3 Le scatole di raccordo...........................................54
     3.3.4 Le schede elettroniche "LC 4516".........................55
     3.3.5 Le schede elettroniche "Majority".........................56

     Capitolo 4       CARATTERISTICHE DELLA
                             SCHEDA ELETTRONICA "PLTL"
4.1 Premessa alle misure.....................................................59
4.2 Strumenti utilizzati per le misure sulla "PLTL".............59
4.3 Potere risolutivo temporale di un canale di ingresso
       e ritardo di propagazione della "PLTL".......................60
4.4 Minima larghezza di tre impulsi coincidenti per avere
       un segnale di "layer di quarto di torre".........................62
4.5 Risoluzione temporale di tre eventi distinti...................64
4.6 Interferenze tra canali di ingresso della "PLTL"............66
     4.6.1 Interferenze tra "layer di portatank" corrispondenti
              a "chip" differenti della "PLTL"............................66
     4.6.2 Interferenze tra "layer di portatank" condividenti
              gli stessi "chip" della "PLTL"...............................68
4.7 Conclusioni a conseguenza dei risultati ottenuti
       dalla "PLTL".................................................................69
     Capitolo 5       CARATTERISTICHE DELLA
                             SCHEDA ELETTRONICA "MAJORITY"
5.1 Misure sulla scheda "Majority".....................................70
     5.1.1 Strumenti utilizzati per le misure sulla "Majority".70
5.2 Limiti in frequenza della scheda "Majority"...................71
5.3 Stima del ricoprimento temporale critico Oc.................72
5.4 Intervallo di variazione per i possibili valori di Oc......73
5.5 Sensibilità dei fronti di segnale......................................75
     5.5.1 Verifica della maggiore sensibilità sui fronti del
              segnale "largo".......................................................77
     5.5.2 Stima di Oc sui fronti per avere trigger "regolari"..80
     5.5.3 Stima di Oc sui fronti per avere trigger "brevi"......84
5.6 Larghezza minima di impulsi per avere trigger lontani
      dai fronti.........................................................................87
5.7 Punto di maggior sensibilità dell'impulso "largo"..........90
5.8 Verifica della affidabilità della "Majority" in condizioni
      simulate di funzionamento sulle torri..............................92
5.9 Conclusioni sui risultati ottenuti dalla "Majority"..........93

     Bibliografia.....................................................................95

     Conclusioni......................................................................97

     Appendici........................................................................98
A.1 Caratteristiche degli strumenti utilizzati nelle misure.....98
A.2 Verifica delle caratteristiche degli strumenti in condizioni
       estreme di funzionamento...............................................99



 

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