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UNIVERSIT ` A DEGLI STUDI DI MILANO FACOLT ` A DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI Laboratorio di Fisica delle Particelle Professori Lino Miramonti Marco Giammarchi Veronica Moretti Marta Perego Marco Rimoldi Luca Somaschini Anno Accademico 2012 - 2013
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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MILANO
FACOLTA DI SCIENZE MATEMATICHE,
FISICHE E NATURALI
Laboratorio di Fisica delle Particelle
Professori Lino Miramonti
Marco Giammarchi
Veronica Moretti
Marta Perego
Marco Rimoldi
Luca Somaschini
Anno Accademico 2012 - 2013
2
! d "#
"#
"# < 500"#
!" = pmc
!!dE
dx
"
= Kz2Z
A
1
"2
#1
2ln2mec2"2#2Tmax
I2! "2 ! $("#)
2
$
µ, %, p "#"dE/dx#min
"# = 4
" vc
!re = e2/(4%&0mec2)
Tmax
$("#)
!
1
N0
dN
d!= f(!, "#, x)
!mp = '
#
ln2mec2#2"2
I! ln
'
I! j ! "2 ! $("#)
$
' = (K/2) "Z/A# (x/"2) x g cm!2
$
( = 3 eV2MeV /cm
200µm
n =!E
(=
80KeV
3 eV$ 3 · 104
!E 200µm
40KeV 100µm0.4MeV 1mm4M eV 1 cm80KeV 200µm
200µ
Q = ne = 3 · 104 % 1.6 · 10!19C $ 10!14 C = 10 fC
!t $ 10ns
I =10!14C
10 · 10!9s= 10!6A = 1µA
!V =Q
C=
10!14C
10!12F= 10mV
1 pFC = !S
d &
&silicio = 11, 7 S & 0.5! 1cm2 d = 200µm
"! 90Sr
90Sr '90 Y + e! + )e
e! 546 keV"
90Y "!
90Y '90 Zr + e! + )e + #
e! 2280.1 keV
60V
A B C D
D C B A
B
A
C
D
1
2
3
12mV 1 kHz
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
100
200
300
400
500
Curva di Landau A1Curva di Landau A1
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
310!
Curva di Landau C6Curva di Landau C6
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
RumoreRumore
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
20
40
60
80
100
120
140
160
310!
Landau: C6 con sottrazione fondoLandau: C6 con sottrazione fondo
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
20
40
60
80
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140
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180
200
220
310!
Curva di Landau C6Curva di Landau C6
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
20
40
60
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120
140
160
310!
Landau: C6 con sottrazione fondoLandau: C6 con sottrazione fondo
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
100
200
300
400
500
Curva di Landau C6Curva di Landau C6
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Confronto Somma - Canale SingoloConfronto Somma - Canale Singolo
Canali
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Counts
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
RumoreRumore
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
A1 + C6: Fit GaussianaA1 + C6: Fit Gaussiana
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Counts
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
A1 + C6: Fit LandauA1 + C6: Fit Landau
e!
e+
En = ! µe2
8h2!2o
1n2 = !6.8
n2 eVe µ h
&0n = 1 !6.8eV
1/2 S = 0, 1
S = 0S = 1
125ps142ns
*vuoto125ps 2#142ns 3#
"+
AZN ' A
Z!1N" + e+ + )e
22Na 22Na22Ne# 546KeV
1.275MeV
22#Ne ' 22Ne+ #
22Na
e+ +e! ' 2#
E = 511keV
1/43/4
*orto!Ps = 142ns *para!Ps = 125ps
1.22MeV
22Na ' 22#Ne+ e+ + )e22#Ne ' 22Ne+ #
2
2
%Si
Ti S0 S1
Sij
S00
S10
S10
ns
2
ZBa = 56
I0*
I(t) = I0e!t/"
Itot =
$
0
I0e!t/" = I0*
620ns0.8ns
5 9
50"
12 dB
!t
# 22Ne( 22Ne 1275KeV
# 511KeV
#
##
511KeV
511KeV
60Co#
22Na
ns
2048 2K50ns
50ns 150ns
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
50
100
150
200
250
300
350
Calibrazione Temporale 1x
50.91± 0.71 ch/ns
[ns]0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Can
ali
800
1000
1200
1400
1600
/ ndf 2! 0.125 / 6Prob 1p0 7.68± 722.6 p1 0.7058± 50.91
/ ndf 2! 0.125 / 6Prob 1p0 7.68± 722.6 p1 0.7058± 50.91
Calibrazione Canali-Tempo
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Calibrazione Temporale 10x
50ns
2211Na 22
10Ne "+
6027Co 60
28Co "!
13755 Cs 137
56 Ba "!
13356 Ba 133
55 Cs &
"+ :AZN 'AZ!1 N
" + e+ + )e"! :AZN 'A
Z+1 N" + e! + )e
& :AZN + e! 'AZ!1 N
" + )e
22Na 60Co137Cs 133Ba
EMaxCompton =E#
1 + mec2
2E!
E#
E# [KeV ] EMaxCompton [KeV ] EMaxCompton [Ch]22Na
60Co
137Cs133Ba
133Ba60Co22Na137Cs
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
Bario Scintillatore LargoBario Scintillatore Largo
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Cobalto Scintillatore LargoCobalto Scintillatore Largo
60Co 133Ba BaF
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
Sodio Scintillatore LargoSodio Scintillatore Largo
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
Cesio Scintillatore LargoCesio Scintillatore Largo
22Na 137Cs BaF
Energia [KeV]200 400 600 800 1000
Ca
na
li
200
400
600
800
1000
1200
Calibrazione Canali Energia
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
310!
Cesio Scintillatore SottileCesio Scintillatore Sottile
Canali0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
100
200
300
400
500
600
310!
Cesio Scintillatore LargoCesio Scintillatore Largo
22Na BaF2
Canali
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Vita Media Positronio
Time [ns]0 5 10 15 20 25 30 35 40
Co
un
ts
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
p0 0.01847± 10.53
p1 0.003281± -0.6157
p2 2.85± 90.44
p3 0.1512± -0.7439
p0 0.01847± 10.53
p1 0.003281± -0.6157
p2 2.85± 90.44
p3 0.1512± -0.7439
Vita Media Positronio
f(x) = [p0]e![p1]x + ([p3]x+ [p2])
* [ns] =1
!p1
* = 1, 626± 0.008ns
