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Sistema per la ricostruzione del profilo di un fascio di un acceleratore basato su ArduSiPM
L’ uso di fasci di particelle ionizzanti, nello studio della fisica delle particelle stesse o nella medicina nucleare, rende necessario ricostruire il contorno del fascio con strumentazioni compatte, di facile installazione e utilizzo e facilmente removibili.
I fotomoltiplicatori al silicio SiPM sono rivelatori di luce piccoli e poco costosi con un’altissima efficienza. Possono essere facilmente accoppiati a una fibra plastica scintillante in modo da realizzare un piccolo rivelatore di particelle che intercetta solo una piccola porzione del fascio.
Muovendo questo rivelatore in maniera simile a uno scanner durante l’acquisizione è possibile ricostruire il profilo del fascio lungo la direzione di spostamento della fibra. Un sistema di acquisizione dei segnali e uno di movimentazione sono necessari a questo scopo. Inoltre la presenza della radiazione legata al fascio di particelle fa si che il sistema debba essere letto e controllato a distanza.
Un Arduino equipaggiato con un sistema di acquisizione dei SiPM, facilmente replicabile, chiamato ArduSiPM e con uno shield Ethernet o WiFI permette sia di controllare il sistema di movimentazione sia di leggere il segnale prodotto dal SiPM, provvedendo anche alla sua alimentazione.
L’intero sistema può essere alimentato a batteria o con un piccolo alimentatore e può essere connesso a Internet. Un’interfaccia utente HTML che risiede sul dispositivo permette di controllare il tutto dal Web.
I fotomoltiplicatori al silicio SiPM sono rivelatori di luce piccoli e poco costosi con un’altissima efficienza. Possono essere facilmente accoppiati a una fibra plastica scintillante in modo da realizzare un piccolo rivelatore di particelle che intercetta solo una piccola porzione del fascio.
Muovendo questo rivelatore in maniera simile a uno scanner durante l’acquisizione è possibile ricostruire il profilo del fascio lungo la direzione di spostamento della fibra. Un sistema di acquisizione dei segnali e uno di movimentazione sono necessari a questo scopo. Inoltre la presenza della radiazione legata al fascio di particelle fa si che il sistema debba essere letto e controllato a distanza.
Un Arduino equipaggiato con un sistema di acquisizione dei SiPM, facilmente replicabile, chiamato ArduSiPM e con uno shield Ethernet o WiFI permette sia di controllare il sistema di movimentazione sia di leggere il segnale prodotto dal SiPM, provvedendo anche alla sua alimentazione.
L’intero sistema può essere alimentato a batteria o con un piccolo alimentatore e può essere connesso a Internet. Un’interfaccia utente HTML che risiede sul dispositivo permette di controllare il tutto dal Web.
Italy
Francesco Iacoangeli , Gianluca Cavoto, Valerio Bocci, Giacomo Chiodi, Luigi Recchia
Francesco Iacoangeli PhD è un fisico esperto di strumentazione, tecnologo presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 10 anni in diversi esperimenti di fisica delle alte energie come LHCb presso l’acceleratore LHC al CERN di Ginevra, al satellite Pamela esperimento INFN ASI, all’eseperimento UA9 al CERN di Ginevra, all’esperimento Crysbeam INFN ERC grant.
Gianluca Cavoto, Ph.D, è un ricercatore dell’’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 15 anni a diversi esperimenti di fisica delle alte energie quali BaBar a SLAC, California, UA9 al CERN (Ginevra), MEG a PSI (Zurigo) ed è al momento il Principal Investigator del progetto CRYSBEAM finanziato con un FP7 ERC Consolidator Grant.
Valerio Bocci è un fisico delle particelle esperto di strumentazione, primo tecnologo presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 25 anni come uno dei principali ideatori di architetture di sistemi elettronici e acquisizione dati in diversi esperimenti di fisica delle alte energie quali: Delphi all’acceleratore LEP al CERN di Ginevra, KLOE all’acceleratore Daphne ai Laboratori Nazionali di Frascati, Atlas e LHCb all’acceleratore LHC al CERN di Ginevra.
Giacomo Chiodi è tecnico elettronico esperto di elettronica digitale, Android APP, programmazione Arduino lavora presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 20 anni al laboratorio di Elettronica dell’INFN di Roma.
Luigi Recchia è un ingegnere elettronico esperto in elettronica analogica lavora presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 10 anni al laboratorio di Elettronica dell’INFN di Roma.
Gianluca Cavoto, Ph.D, è un ricercatore dell’’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 15 anni a diversi esperimenti di fisica delle alte energie quali BaBar a SLAC, California, UA9 al CERN (Ginevra), MEG a PSI (Zurigo) ed è al momento il Principal Investigator del progetto CRYSBEAM finanziato con un FP7 ERC Consolidator Grant.
Valerio Bocci è un fisico delle particelle esperto di strumentazione, primo tecnologo presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 25 anni come uno dei principali ideatori di architetture di sistemi elettronici e acquisizione dati in diversi esperimenti di fisica delle alte energie quali: Delphi all’acceleratore LEP al CERN di Ginevra, KLOE all’acceleratore Daphne ai Laboratori Nazionali di Frascati, Atlas e LHCb all’acceleratore LHC al CERN di Ginevra.
Giacomo Chiodi è tecnico elettronico esperto di elettronica digitale, Android APP, programmazione Arduino lavora presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 20 anni al laboratorio di Elettronica dell’INFN di Roma.
Luigi Recchia è un ingegnere elettronico esperto in elettronica analogica lavora presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione di Roma. Ha lavorato negli ultimi 10 anni al laboratorio di Elettronica dell’INFN di Roma.
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