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renato-distefano
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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
Roma 28 gennaio 2002
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
Roma 28 gennaio 2002
Roma 28 gennaio 2002
Roma 28 gennaio 2002
Roma 28 gennaio 2002
Roma 28 gennaio 2002
Beam monitor
Roma 28 gennaio 2002
Roma 28 gennaio 2002
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
Roma 28 gennaio 2002
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
=
Roma 28 gennaio 2002
Readout
Basato su:• moduli COTS VME• rete ethernet 100 Mbits
Roma 28 gennaio 2002
Wiremaps
Sorgente raggi-X con fascio collimato
Camera a fili
Elettronica con multiplexer
Roma 28 gennaio 2002
Elettronica:Blocchi Funzionali
Tempistica• integrazione: 50 s• conversione ADC: 0.2 s per canale • tempo reset: 200 s
Multiplexing su 500 canali
~3 KHz
Roma 28 gennaio 2002
Elettronica:Schema a Blocchi del Q/V
Roma 28 gennaio 2002
Elettronica:
Schema elettricodettagliatodel Q/V
Roma 28 gennaio 2002
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
Roma 28 gennaio 2002
Risposta Q/V - sistema sovrasmorzato
L’oscillazione è indesiderata!
L’oscillazione è dovuta alla ridistribuzione della carica tra le due capacità
Cambio portata
Roma 28 gennaio 2002
Risposta Q/V - smorzamento critico
Soppressione dell’oscillazione mediante tuning resistivo
Cambio portata
Roma 28 gennaio 2002
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
Roma 28 gennaio 2002
Errore relativo sulla misura di carica
Errore relativo ~ 0.03 %
Roma 28 gennaio 2002
Prototipo un canale
Roma 28 gennaio 2002
Prototipo elettronica 16 canali
Roma 28 gennaio 2002
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