Desenvolvimento atual do Sistema de Veto de Múons do Detector Neutrinos Angra

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 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos V Encontro do Projeto Neutrinos Angra UFABC 25-26 de junho de 2009 Desenvolvimentoatual do Sistema de Veto de Múonsdo Detector Neutrinos Angra Mário Vaz Gabriel Azzi Wallace Raposo Luiz Villaseñor CBPF

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

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.3.1010 / (160cm-2.x) 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 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 Moldura para integrarMAPMT, guia de fibras ópticas claras e conector elétrico Detector composto de cintiladores, fibras WLS, fibras claras, MAPMT Caixa da MAPMT: blindagem óptica e eletromagnética p/ PMT e circuitos VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons

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

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

9. VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Questões não respondidas sobre o Detector de Múons 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 : tTDC= 0,6.3.1010/(2.x+160cm)=> dx= 2,5cm=> dt= 120ps

10. VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons Cintiladores e Fibras“wavelength shift” - WLS Fibra Plástica Cintiladora WLS D1,2 mm μ Tira Plástica Cintiladora 160cm λ 1cm 5cm 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

11. CintiladoresFNAL comprados, Fibra WLS KurarayYS11 a comprar,Fibras Claras e conectores ópticos a comprar Geometria e propagação de luz em Fibra Multiclad Efeito de Dobra na Fibra Clara Kuraray YS-11 Emergente: verde Incidente: azul Espectro de luz da Fibra WLS Kuraray YS-11 VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons

12. VI Workshop de Física e Astrofísica de Neutrinos – UFABC – 26/06/09 M.Vaz – Desenvolvimento Atual do Sistema de Veto de Múons 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 H7546A10/10/2008, 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 H7546Aa 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 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%. • 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 • 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 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.