Laboratorio di fisica nucleare e Subnucleare I

Corso di Studio:
Laurea magistrale in Scienze fisiche
Docenti:
Paolo Vitulo
Anno accademico:
2017/2018 (Altri: 2016/2017 2015/2016 2014/2015 2013/2014)
Semestre:
II
Lingua di insegnamento:
Italiano
Codice corso:
500611
Settore scientifico/disciplinare:
FIS/04
Crediti formativi:
6
Ore di lezione:
60

Obiettivi

Il corso si propone si formare gli studenti all’uso di alcune tecniche di misura comunemente usate nella fisica sperimentale nucleare e subnucleare attraverso l’utilizzo di moduli elettronici per il trattamento dei segnali provenienti da rivelatori. A questo proposito verranno utilizzati rivelatori a scintillazione sia organici che inorganici, rivelatori a stato solido e possibilmente rivelatori a gas. In un primo momento il segnale dei rivelatori veri e propri verrà simulato tramite generatori di impulsi in modo da calibrare e testare le catene di acquisizione per le varie misure. Successivamente, una volta compreso il funzionamento dei moduli di acquisizione verranno introdotti i rivelatori per effettuare le misure.

Prerequisiti

Non richiesti

Programma

Definizione operativa di sezione d'urto di un processo, coefficiente di attenuazione lineare, libero cammino medio nei gas, statistica ionizzazione nei gas. Generazione tramite montecarlo. Generazione di variabili aleatorie secondo distribuzioni notevoli. Cenni ad aspetti sperimentali di radioprotezione: calcolo della dose assorbita dovuta a radiazione da sorgenti puntiformi. Aspetti sperimentali nella misura dell'efficienza di un rivelatore. Giustificazione dell’uso di rivelatori in coincidenza. Perdita di energia: Formula di Bethe–Bloch e simulazione dell’ energia persa da una particella carica. Sviluppo della carica in un rivelatore a gas: primo e secondo coefficiente di Townsend; attachment e coefficiente effettivo di Townsend. Segnale indotto sugli elettrodi di un rivelatore: casi particolari del teorema di Ramo. Applicazione a rivelatori a gas con geometria cilindrica e con geometria piana. Risoluzione temporale di un rivelatore; definizione di Jitter e Time Walk temporale di un segnale di un rivelatore.
Alcune misure saranno:
Linee di trasmissione e disadattamento di impedenza. Misura di impedenza della linea. Misura delle coincidenze spurie tra due generatori in funzione della finestra di formazione temporale. Moduli di discriminazione, logiche, contatori, Multichannel Analyzer, Time to Amplitude Converter. Tecniche di coincidenza per la misura dell’attività assoluta di una sorgente radioattiva. Misura del coefficiente lineare di attenuazione per gamma in diversi materiali, misura del build-up. Misura dell'efficienza di uno scintillatore in funzione della tensione. Curva caratteristica di un fotomoltiplicatore, conteggi in coincidenza. Punto di lavoro di uno scintillatore organico. Misura dello spettro differenziale di altezza di impulso di uno scintillatore inorganico NaI(Tl) sottoposto a radiazione gamma. Calibrazione energetica di un multicanale e spettri energetici con sorgenti di 22Na e 137Cs)
Per tutte queste misure ne verranno discussi gli aspetti sperimentali e le varie problematiche.

Bibliografia

G.F. Knoll, Radiation detection and measurements; Wiley, (New York 2003).
W.R.Leo , Techniques for nuclear and Particle Physics experiments (Springer, 1994).
W.Blum, L.Rolandi, Particle detection with drift chambers (Springer, 1994).
Dispense del docente

Modalità di esame

L'esame potrà essere orale oppure consisterà nell'esecuzione di una misura sperimentale con la strumentazione utilizzata durante il corso. Pur non essendo un insegnamento English–friendly l'esame potrà essere sostenuto in lingua inglese, su richiesta dello studente.