Obiettivi Formativi

Il corso fornisce allo studente gli strumenti per progettare l’intera catena elettronica necessaria a un sistema di rivelazione di radiazioni neutre o dotate di carica elettrica, per la scrittura e l’utilizzo di software per l’acquisizione dei dati. Sono realizzate le seguenti attività formative: misure standard quali caratterizzazione del sistema di rivelazione, misura della rate di una sorgente di radiazione; studio e caratterizzazione dei moderni sistemi di rivelazione, quali calorimetri elettromagnetici, tracciatori, sistemi di identificazione delle particelle e degli ioni; tecniche di trattamento dei dati raccolti, quali decodifica e calibrazione; uso di simulatori tipici della fisica nucleare e particellare (es. GEANT4 o librerie simili) per l’implementazione di codici utili alla simulazione dell’intero apparato di misura.

Learning Goals

The course provides the students the skills to build and project the electronic chain of a radiation detection system able to measure neutral and charged particle, and data acquisition software. The following training activities are carried out: standard test like the ones devoted to characterizing the whole detection system, the measure of absolute rate of a radiation source; study and characterization of detection systems like electromagnetic calorimeter, tracker, particle and ion identification systems will be also studied; insights on method to process, decode and calibrate the detected data; insights on common simulator in nuclear and particle physics (like GEANT4 or other similar) to implement simulation tool able to reproduce the behaviour of the whole detector system.

Metodi didattici

Lezioni frontali per la parte teorica e di progettazione dell’esperimento. Dimostrazioni pratiche in laboratorio ed esercitazioni in laboratorio.

Teaching Methods

Frontal lessons for the theoretical and design part of the experiment. Practical laboratory demonstrations and laboratory exercises.

Prerequisiti

Conoscenze di Fisica nucleare e interazione radiazione materia, delle tecniche di rivelazione delle radiazioni e dell’elettronica di base utilizzata nei laboratori di fisica nucleare. Fondamenti di programmazione in un linguaggio orientato agli oggetti.

Prerequisites

Knowledge of nuclear physics and radiation-matter interaction, of the methods to detect radiations and of the electronics used in the laboratory of nuclear physics. Fundament of programming in a objected oriented language.

Verifiche dell'apprendimento

Verrà richiesto di effettuare una misura sperimentale, tra quelle provate durante il corso, di preparare una relazione sull’attività svolta. L’esame consisterà nella discussione della relazione presentata e sulla valutazione della qualità delle misure effettuate.

Assessment

It will be asked to carry out an experimental measurement, among those tested during the course, to prepare a report on the activity carried out. The examination will consist of the discussion of the report presented and the assessment of the quality of the measurements made.

Programma del Corso

Aspetti teorici dell’interazione radiazione – materia: radiazioni direttamente ed indirettamente ionizzanti. Particelle e ioni prodotti in reazioni nucleari: metodi di rivelazione, progettazione di apparati sperimentali, tecniche di acquisizione dei dati. Raggi Cosmici: caratteristiche, progettazione di apparati sperimentali per la rivelazione da terra, tecniche di acquisizione dei dati e principali applicazioni. Principio di funzionamento del Silicon Photo Multiplier, creazione di una catena di acquisizione con il CAEN Educational Kit e relativi esperimenti.

Course Syllabus

Ionizing radiation thorugh matter: interactions and consequences. Production of particles and ions in nuclear reactions: detection methods, design of experimental apparata, data acquisition techniques. Cosmic Rays: principal features, design of experimental apparata for detection from earth surface, data acquisition techinques and principal applications. Silicon Photo Multiplier: definition and features. Design and use of an acquisition data chain for SiPM: use of the CAEN Educational KIT.