VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – V Encontro Projeto Neutrinos Angra Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons – UFABC Santo André.

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1 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – V Encontro Projeto Neutrinos Angra Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons – UFABC Santo André 26 06 2009 1 Desenvolvimento atual do Sistema de Veto de Múons do Detector Neutrinos Angra Mário Vaz Gabriel Azzi Wallace Raposo Luiz Villaseñor VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos V Encontro do Projeto Neutrinos Angra UFABC 25-26 de junho de 2009 CBPF

2 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 2 R e s u m o Eletrônica: amplificação discriminação coincidência monitoração comunicação fontes de alta tensão Testes de Cintiladores, Fibras WLS, MAPMT e HVPS Requisitos para PMT e Cintiladores no Veto de Múons

3 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 3 Detector de Múons com Cintiladores e MAPMT Veto de Múons para Detector de Neutrinos Planos de tiras cintiladoras - 160 por 160 cm Possíveis arranjos das tiras cintiladoras nos planos detectores de múons: TDC= dt + k.3.10 10 / (160cm-2.x)

4 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 4 Sistema de Veto de Múons

5 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 5 Caixa da MAPMT do Detector de Múons Detector composto de cintiladores, fibras WLS, fibras claras, MAPMT Caixa da MAPMT: blindagem óptica e eletromagnética p/ PMT e circuitos Moldura para integrar MAPMT, guia de fibras ópticas claras e conector elétrico

6 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 6 Nova câmara para 2 tiras em tandem + M16

7 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 7 Nova câmara para 2 tiras em tandem + M16

8 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 8 Eletrônica do Sistema de Veto

9 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 9 O que é necessário para o veto de múons do N.A.? Só detecção de luz no detector de neutrinos usando ganhos diferenciados para o veto? Qual a resolução necessária ? Detecção de luz em quantos planos com quantas tiras cintiladoras? E quanto ao fluxo de múons ? Se for baixo usar 1 ou 2 planos com uma MPMT em um terminal da fibra WLS. Senão para resolver o problema de fantasmas usar duas MAPMT nos 2 terminais da fibra WLS + TDC. Resolução necessária da TDC para resolver um pixel de 5cm : t TDC = 0,6.3.10 10 /(2.x+160cm)=> dx= 2,5cm=> dt= 120ps Questões não respondidas sobre o Detector de Múons

10 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 10 Cintiladores e Fibras “wavelength shift” - WLS μ λ Tira Plástica Cintiladora Fibra Plástica Cintiladora WLS D1,2 mm Múon μ deposita energia E na tira gerando fótons azuis => λ = 450nm Energia por fóton acima do background térmico : exp[(h/λ) / kT], h e k as constantes de Planck e de Boltzmann Fótons azuis excitam fibra WLS gerando fótons verdes => λ = 500nm Diferença de energia destes fótons verdes para os azuis : h/450nm - h/500nm = 0.28 eV Resultado: mais fótons verdes na proporção da diferença de energia, um ganho óptico que compensa a perda devida à eficiência de captura (5%) dos fótons azuis pela fibra e à relação de áreas do cintilador para a fibra WLS. Sendo kT = 40 eV a 300 oK : Ganho: exp[ 40eV * 0,28 eV] = 73000 Perda: 0,05 x (π 0,06 cm / 1 cm) = 0,094 1cm 160cm 5cm

11 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 11 Cintiladores FNAL comprados, Fibra WLS Kuraray YS11 a comprar, Fibras Claras e conectores ópticos a comprar Efeito de Dobra na Fibra Clara Kuraray YS-11 Espectro de luz da Fibra WLS Kuraray YS-11 Incidente: azul Emergente: verde Geometria e propagação de luz em Fibra Multiclad

12 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 12 Detecção pela MAPMT Hamamatsu H7546A Eficiência / Sensibilidade de detecção Ruído da PMT e da fonte de Alta Tensão Estabilidade da PMT e da fonte AT (T e t) Crosstalk óptico e eletrônico Tempos de transição e de repetição Testes de Avalicação

13 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Resultados apresentados no último encontro

14 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons PMT Test with Single and Double Photon Electron

15 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons PMT Test - Single Photoelectron Charge Amplification

16 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons PMT Test - Double Photoelectron Charge Amplification

17 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons

18 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons

19 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Novos resultados H7546A 10/10/2008, a 900V

20 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Novos resultados H7546A a 900V – carga devido a múon

21 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Discriminar a 15 mV sem precisar amplificar ?

22 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 22 Determinou-se as características principais das fontes, que apresentaram baixo ruído, alta estabilidade e regulação, baixo consumo, e um rendimento de cerca de 84%, para carga nominal, adequados a PMTs Conclusões sobre a fonte Projetou-se e construiu-se fontes de alta tensão positivas e negativas na faixa de utilização esperada para os tubos fotomultiplicadores – PMTs do detector Neutrinos Angra. As fontes foram usadas por dois anos no CBPF em testes de PMTs que duravam vários dias, sem nenhuma falha, mantendo-se a estabilidade melhor que 0,1%. Devemos concluir o monitoramento e controle remotos junto com o grupo de desenvolvimento de controle.

23 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 23 Conclusões sobre o detector de múons Temos um sistema de testes de PMTs com geração de fótons simples e detecção de múons com cintiladores e fibras ópticas WLS. Temos resultados de testes que nos permitem construir a eletrônica de forma simples e eficiente. Precisamos de ajuda para decidir como construir essa eletrônica e realizá-la. Temos alguns dos componentes para a eletrônica, falta comprar os que faltarem, fazer layout, fabricar, montar, testar, instalar, operar... Idem detector, compramos cintiladores, falta comprar fibra WLS, fibras claras, conectores ópticos, construir partes mecânicas e montar. Mecânica do CBPF limitada.