Roma 28 gennaio 2002 Beam Monitor per il TOP-Linac E. Cisbani, G. Vacca Riunione di lavoro TOP 28-29...

Roma 28 gennaio 2002

Beam Monitor per il TOP-LinacE. Cisbani, G. Vacca

Riunione di lavoro

TOP

28-29 gennaio 2002Polo Oncologico e Dermatologico I.F.O.

Roma

Roma 28 gennaio 2002

Beam monitor

Pulsed beam:400 Hz, 5 s

low emittance

B - diffused beam

C - active modulation

strip and PadIonization Chambers

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vista laterale esplosastrip camera

•Materiale lungo il fascio: ~35 mg/cm2 E/E ~0.4% a 60 MeV

•Regime di ionizzazione: HV < 1000 V

•Miscela di gas: 70%Ar, 30%CO2 flussato in camera sigillata

•Geometria: Gap: 4 mm, Pitch 300 m

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Beam monitor

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Schema ‘tradizionale’ …

Q/V + MUX + ADC

•La dinamica è limitata dall’ADC (1000 per ADC a 10 bit)

•Il MUX permette di diminuire drasticamente il numero di ADC

Q/V a 2 portate

“Quando la carica in ingresso supera una certa soglia,

il guadagno del Q/V diminuisce drasticamente”

Dinamica > 104

Sensibilità relativa: costante

… modificato

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Q/VComp One

ShotCounter Memory

V

-Vgate

‘Rateometro’

Lo strumento ‘conta’ la carica in ingresso a passi discreti (V x Q/V)

Counter ad alte prestazioni: 100 MHzTempo di durata della carica in input: ~10 s

Numero di impulsi max 100 MHz x 10 s = 1000

Dinamica =numero massimo di impulsi generabile nel tempo di durata della carica in ingresso

=

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Readout

Basato su:• moduli COTS VME• rete ethernet 100 Mbits

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Wiremaps

Sorgente raggi-X con fascio collimato

Camera a fili

Elettronica con multiplexer

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Elettronica:Blocchi Funzionali

Tempistica• integrazione: 50 s• conversione ADC: 0.2 s per canale • tempo reset: 200 s

Multiplexing su 500 canali

~3 KHz

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Elettronica:Schema a Blocchi del Q/V

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Elettronica:

Schema elettricodettagliatodel Q/V

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Risposta Q/V a corrente costante

La carica raccolta è proporzionale alla larghezza del Gate

La tensione all’ADC è funzione della carica raccolta e della portata finale

1a portata

2a portata

Gate Tensione all’ADC

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Risposta Q/V - sistema sovrasmorzato

L’oscillazione è indesiderata!

L’oscillazione è dovuta alla ridistribuzione della carica tra le due capacità

Cambio portata

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Risposta Q/V - smorzamento critico

Soppressione dell’oscillazione mediante tuning resistivo

Cambio portata

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Caratteristica Carica Ingresso/Tensione Uscita

Dinamica misurata > 104

Un bit di cambio portata permette di correlare il valore dell’ADC al valore della carica in ingresso

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Errore relativo sulla misura di carica

Errore relativo ~ 0.03 %

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Prototipo un canale

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Prototipo elettronica 16 canali

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Conclusioni e sviluppi futuri

prototipo su singolo canale testato e funzionante prototipo su 16 canali pronto per essere testato prototipo cameretta a strip costruita software di readout implementato

progettazione elettronica front-end su singolo chip: ottimizzazione del rumore incremento di velocità di lettura riduzione notevole dimensioni fisiche