EEE Extreme Energy Events – Gruppo di Torino

Alcuni appunti sul monitoraggio dei rivelatori
(Ultimo aggiornamento : )

Le Multigap Resistive Plate Chambers (MRPCs) che costituiscono il telescopio di EEE installato presso il vostro Liceo richiedono alcune periodiche operazioni di monitoraggio per garantirne un funzionamento efficiente e sicuro. Qui di seguito sono descritte le principali verifiche da effettuare.
La maggior parte delle misure di monitoraggio che eseguirete dovranno essere trascritte in un apposito foglio elettronico già predisposto sul computer di EEE. Se questo foglio elettronico non è già aperto, troverete sul desktop del computer un link avente nome "LogBook" oppure "LogBook_NomeLiceo" : basterà (come al solito) eseguire col mouse un doppio click su questo link per aprire il foglio elettronico. A fine lavoro ricordate di salvare i dati che avete inserito e chiudete il file usando gli appositi tasti del menu file.
Il foglio elettronico è organizzato (per ora) in quattro "sheets" : uno riservato al monitoraggio dei flussi di gas e tre dedicati al controllo delle tensioni di funzionamento delle tre MRPC (TOP, MIDDLE, BOTTOM) e delle relative correnti.

Controllo del flussaggio dei gas e delle pressioni delle bombole.

N.B. : Si assume che siate a conoscenza di alcune precauzioni sulle sicurezze riportate alla pagina "Informazioni concernenti la sicurezza dell' installazione", che siete tenuti a conoscere.
I dati relativi a questi controlli vanno trascritti nello sheet "Gas" del foglio elettronico (v. fig. seguente) .



● Gas utilizzati

Il gas utilizzato come mezzo ionizzante nelle MRPC del Progetto EEE è una miscela composta da:
- 98%  Freon ecologico (Freon 134a)
-   2%  Esafluoruro di zolfo, SF6
che sono due gas non tossici e non infiammabili.

● Controllo del flussaggio

La composizione della miscela è regolata da un apposito miscelatore prodotto dalla Bronkhorst su specifiche del gruppo EEE del CERN (lo stesso che ha progettato le MRPC) . Il miscelatore è alloggiato nella parte superiore dell' armadio gas (v. fig. seguente).

VALVOLE DI APERTURA / CHIUSURA
La valvola a levetta superiore abilita, se abbassata, l' uscita della miscela verso le MRPC; le due valvole inferiori abilitano, se abbassate, l' ingresso dei componenti la miscela nel miscelatore. La posizione di queste valvole NON va modificata se non durante la sostitutzione delle bombole o in caso di esaurimento del gas.



INDICATORI DI FLUSSO E PRESSIONE

Il miscelatore ha quattro indicatori che, se non diversamente etichettato, si riferifscono ai componenti la miscela come segue (v. anche fig. seguente) :
- indicatore 1 : pressione di ingresso dell' SF6 ,
- indicatore 2 : pressione di ingresso del Freon 134a ,
- indicatore 3 e manopola 3 : flusso dell' SF6 e relativa regolazione
- indicatore 4 e manopola 4 : flusso del Freon 134a e relativa regolazione.

INDICATORI DI FLUSSO
I due indicatori di flusso esprimono la percentuale del flusso massimo che il miscelatore sta erogando. Il due regolatori di flusso contenuti nel miscelatore sono tarati dal produttore in modo che l' indicazione 100.0 % corrispondente a un flusso di 6 l/h per il Freon 134a (indicatore 3) e di 0.12 l/h per l' SF6 (indicatore 4). Questi flussi massimi vengono utilizzati solo per la "pulizia" delle MRPC, quando esse vengono connesse al flussaggio per la prima volta, in modo da rimuovere l' aria più velocemente.
In condizioni di funzionamento a regime i flussi vengono regolati al (50.0±0.2)% . Nel caso mostrato in figura i flussi sono:
- per il Freon 134a : 0.500 · 6.00 = 3.0 l/h            pari al 98.03%
- per l' SF6            : 0.502 · 0.12 = 0.06024 l/h     pari al 1.97% ,
percentuali soffisfacenti rispetto alle specifiche date all' inizio per la composizione della miscela. Poichè il volume del contenitore di ciascuna MRPC è di circa (20 x 10 x 0.5) dm3, il volume totale delle 3 MRPC è di circa 100 l e quindi il flusso a regime di circa 3 l/h consente di cambiare tutto il gas nelle 3 MRPC circa ogni 1.4 giorni; l' esperienza ha mostrato che questo tasso di ricambio è sufficiente per garantire un efficiente funzionamento dei rivelatori.
► ► I valori letti dagli indicatori n.3 e n.4 vanno riportati rispettivamente in colonna D e C dello sheet "Gas" del LogBook. Nel caso in cui il valore letto differisca più di 0.4% dal valore nominale di 50%, segnalare il problema a gnesi@to.infn.it e tosello@to.infn.it .

INDICATORI DI PRESSIONE
I due indicatori di pressione (indicatore 1 per l' SF6 e indicatore n.2 per il Freon 134a) esprimono in unità arbitrarie la pressione all' ingresso dei regolatori di flusso. In condizioni di funzionamento a regime il loro valore deve essere maggiore di 4.0 e minore di 10.0 .
► ► I valori letti dagli indicatori n.1 e n.2 vanno riportati rispettivamente in colonna F ed E dello sheet "Gas" del LogBook. Nel caso in cui il valore letto ecceda i limiti sopra definiti, segnalare il problema a gnesi@to.infn.it e tosello@to.infn.it .




● Controllo del contenuto residuo delle bombole

Il contenuto residuo delle bombole è valutato leggendo i manometri dei riduttori di pressione montati sulle bombole e la bilancia della bombola di Freon 134a. La figura seguente mostra i riduttori di pressione delle bombole di SF6 (la più alta) e di Freon 134a. Ogni riduttore di pressione è dotato di due manometri e quello da leggere è il più prossimo alla bombola, l' altro mostra la pressione nel tubo di collegamento al miscelatore.

► ► I valori di pressione letti sui manometri vicini alle bombole di Freon 134a e di SF6 vanno riportati rispettivamente in colonna H ed I dello sheet "Gas" del LogBook.

N.B. Evitare di spostare le manopole dei riduttori di pressione (indicate dalle frecce verdi) e i rubinetti a monte e a valle dei riduttori. La regolazione dei riduttori di pressione è piuttosto critca e l' assestamento dopo ogni modifica può richiedere anche alcune ore, durante le quali è oppurtuno che l' acquisizione dati sia ferma.

► ► Una misura più accurata del contenuto residuo nella bombola di Freon 134a (che è per la maggiuor parte liquefatto all' interno della bombola) va effettuata leggendo il peso indicato dalla bilancia su cui la bombola è appoggiata, valore da riportare in colonna G dello sheet "Gas" del LogBook.






Controllo delle tensioni e delle correnti nelle MRPC.
Le MRPCs richiedono un' alimentazione di alta tensione positiva e una di alta tensione negativa che sono generate da convertitori DC/DC a partire da una bassa tensione di circa 4.5 V.
Per ragioni di sicurezza tali convertitori sono inseriti in scatoline metalliche (di colore rosso per l' alimentazione positiva e blu per quella negativa) dotate del connettore di alta tensione per la connessione diretta alle MRPCs (v. fig. a fianco). Ovviamente: è MOLTO PERICOLOSO, oltre che distruttivo per la MRPC, disconnettere una delle scatoline dalla MRPC quando esse sono alimentate !!
I convertitori DC/DC utilizzati sono EMCO Q101-5 per l' alimentazione positva ed EMCO Q101N-5 per quella negativa. Essi moltiplicano per 2000 la tensione continua applicata alle boccole d' ingresso delle scatoline (per maggiori informazioni sui convertitori DC/DC utilizzati v. Documentazione Hardware). A regime convertitori DC/DC sono alimentati a circa 4.5V e quindi le MRPC ricevono una tensione positiva di circa +9 kV e una tensione negativa di -9 kV, cioè 18 kV totali. L'esatta tensione di lavoro delle MRPC è stat determinata individuando il valore (detto "di plateau") al di sopra del quale l' efficienza di rivelazione delle camere, che dipende dalla tensione di alimentazione, si stabilizza. Quindi i valori di bassa tensione impostati per le vostre MRPC potranno differire leggermente dai 4.5V sopra citati.



Il circuito elettrico semplificato contenuto nelle scatoline è mostrato nella figura seguente che da anche un' idea del circuito complessivo usato per alimentare ogni MRPC. Ogni scatolina, oltre a sigillare la parte sotto alta tensione, contiene alcune resistenze che permettono di misurare la tensione effettivamente applicata alla MRPC e la corrente che circola nella stessa.

Per la misura della tensione si sfrutta il partitore di tensione formato dalle resistenze R1 e R2 ai capi del quale è applicata la stessa alta tensione positiva (o negativa) che va alla MRPC attraverso il connettore di alta tensione inserito nella camera stessa. Il corpo di tale connettore funge da conduttore di ritorno ed è elettricamente connesso con il contenitore metallico della MRPC. Ai capi della resistenza R2 si sviluppa quindi un potenziale dato dalla relazione:

VLEMO_V+ = +HV * R2 / (R1 + R2) , oppure VLEMO_V- = -HV * R2 / (R1 + R2) .

Il rapporto di partizione R2 / (R1 + R2) , a meno delle tolleranze costruttive delle resistenze, vale 1/1001; queste tolleranze in genere sono dell' 1% e quindi, per avere una misura accurata, sono state opportunamente selezionate. La tensione VLEMO_V+ (e VLEMO_V- ) è portata all' apposito connettore LEMO della scatolina (solitamente è il connettore più vicino al corpo della MRPC) e va misurata con un multimetro avente impedenza d' ingresso di almeno 10 MW. Infatti, durante la misura, l' impedenza del multimetro risulta messa in parallelo ad R2 e quindi deve essere molto maggiore di R2 per non alterare troppo il suddetto rapporto di partizione. Se l' impedenza di ingresso del multimetro è 10 MW, il valore effettivo di R2 diventa : 10 MW * 1 MW / (10 MW + 1 MW) = 0.9091 MW e, di conseguenza, il rapporto di partizione diventa : 0.9091 MW / (1 GW + 0.9091 MW) = 1/1101; quindi ad un' alta tensione positiva di 9 kV applicata alla MRPC corrisponderà una lettura del multimetro di 8.174 V .



Per la misura della corrente assorbita dalla MRPC si utilizza la resistenza R3. Come si può notare dal circuito, attraverso R3 scorre la somma della corrente che fluisce attraverso il partitore R1-R2 (IP) e della corrente assorbita dalla camera (IMRPC). La tensione ai capi di R3 è portata al secondo connettore LEMO della scatolina (quello più lontano dal corpo della MRPC) e va anch' essa letta con lo stesso multimetro ad alta impedenza d' ingresso. Su questo secondo LEMO si leggerà quindi una tensione pari a : VLEMO_I+ = - R3 * (IP + IMRPC), dove il segno negativo dipende da come è collegato il connettore LEMO. Poichè vale anche che : VLEMO_V+ = - R2 * IP , ed essendo R2 = R3 (a meno delle tolleranze costruttive), ne segue che la corrente assorbita dalla MRPC può essere ottenuta dalla differenza delle letture eseguite sui due connettori LEMO : IMRPC = (VLEMO_I+ - VLEMO_V+) / R2.






► ► I quattro valori di tensione letti per ciascuna delle tre MRPC, VLEMO_V+, VLEMO_I+, VLEMO_V- e VLEMO_I-, vanno riportati nel corrispondente sheet ("MRPC**Bottom", "MRPC**Middle" o "MRPC**Top") del LogBook, rispettivamente nelle colonne G, E, H e F.

Gli asterischi nei nomi degli sheets rappresentano il numero di serie della MRPC in oggetto, che è punzonato sul coperchio di alluminio della MRPC in prossimità delle scatoline dei convertitori DC/DC. Quando i valori sono inseriti nello sheet, le colonne L ed H forniscono le correnti assorbite dalla MRPC in oggetto.

► ► Controllare che i valori calcolati siano inferiori a 500 nA, nel caso in cui ciò non si verificasse segnalare il problema a gnesi@to.infn.it e tosello@to.infn.it .

AVVERTENZA : Mentre la rsiposta del multimetro è piuttosto rapida durante la lettura di VLEMO_V+ e VLEMO_V-, la lettura di VLEMO_I+ e VLEMO_I- richiede circa 20 secondi affichè il valore si stabilizzi. Ciò è essenzialmente dovuto alla carica della capacità parassita che il multimetro presenta sul connettore LEMO da parte della corrente che fluisce nella camera IMRPC. Come detto, IMRPC è dell' ordine di 500 nA o meno, e perciò richiede assai più tempo per caricare la capacità del multimetro rispetto alla corrente IP che invece è dell' ordine di 9 mA (alla tensione di 9 kV).

NOTA : a causa del modo in cui è collegato il LEMO per la misura della corrente in camera (ovvero a causa del verso delle correnti IMRPC e IP) il segno delle tensioni VLEMO_I+ e VLEMO_I- è necessariamente opposto a quello delle tensioni VLEMO_V+ e VLEMO_V- .

► ► Da ultimo: inserire nelle colonne C e D dello sheet appropriato ("MRPC**Bottom", "MRPC**Middle" o "MRPC**Top") i valori di tensione e di corrente forniti dall' alimentatore di bassa tensione ai convertitori DC/DC.




La selezione del valore di tensione o di corrente dipende dal tipo di alimentatore di bassa tensione in dotazione. Nella figua a lato sono mostrati i due modelli installati nei vostri Licei.
Per gli alimentatori EUTRON la selezione si fa premendo o rilasciando il pulsante V/A indicato dalla freccia.
Per gli alimentatori LV8 è necessario impostare il corretto numero di canale mediante il selettore indicato seguendo l' indicazione serigrafata sopra il selettore.

Controllo degli istogrammi di monitoraggio.

In ciascuno dei computer di EEE presso i Licei torinesi è installato un programma che produce istogrammi di monitoraggioa partire da un file di dati acquisiti (raw data file).
I prossimi paragrafi descrivono il contenuto degli istogrammi di monitoraggio per consentirvi di capire se il raw data file che state esaminando mostra o meno die problemi del rivelatore; gli eventuali problemi vanno al solito segnalati ai responsabili del progetto EEE.

● Istogrammi della finestra “Time of Flight"

La finestra “Time of Flight" mostra i seguenti istogrammi :


L' istogramma di destra mostra la distribuzione dei tempi di volo (asse Y, in ns) delle particelle rivelate in funzione della lunghezza (asse X, in cm) delle loro tracce. L' asse Z è rappresentato in scala di colori, logaritmica, e dice quante tracce sono state rivelate per ogni coppia (X,Y). Nel grafico si osserva che la grande maggioranza di particelle (i punti rossi) aveva una traccia quasi verticale (la lunghezza è assai prossima a 100cm, che è la distanza tra la MRPC top e la MRPC bottom) ed aveva un tempo di volo vicino a 3.5ns. Considerando questi valori (approssimativi) si deduce che tali particelle avevano una velocità v=1.0 / (3.5·10-9) = 2.857·108 m/s. Una conferma che le tracce sono prevalentemente verticali si ricava anche dalla legenda associata al grafico, la quale dice che il valor medio delle lunghezze è Mean x = 109.9 cm con una dispersione quadratica media RMS x = 10.49 cm. La legenda dice anche che il valore medio dei tempi di volo è Mean y = 3.754 ns con una dispersione quadratica media RMS y = 1.036 ns.
Si può inoltre osservare che al crescere della lunghezza di traccia cresce anche il tempo di volo (e questo è regolare !) ma non cambia in modo evidente la velocità delle particelle. Per esempio: il punto individuato approssimativamente al vertice della regione gialla dalle due linee rosse mostra lunghezza di traccia di 1.24m e tempo di volo di 4.25ns, corrispondenti ad una velocità v=1.24 / (4.25·10-9) = 2.918·108 m/s, cioè solo il 2% in più rispetto alla valutazione precedente, differenza che è compatibile con gli errori di misura sul grafico.
Nel grafico si nota anche che per ogni valore di lunghezza di traccia c' è una non trascurabile dispersione dei valori dei tempi di volo che, p.es., indicherebbe tracce lunghe circa 1.0m con tempi di volo di 2-2.5ns. Questo non è fisicamente possibile perchè corrisponderebbe a velocità delle particelle maggiori della velocità della luce nel vuoto (2.998·108 m/s) . Il rivelatore, inteso come MRPCs + elettronica di lettura delle strip + elettronica di acquisizione, mostra quindi un errore di misura. Per interpretare correttamente i dati è dunque necessario valutare le cause di questo errori di misura.

L' istogramma al centro è la proiezione sull' asse Y del grafico di destra; è cioè la distribuzione dei tempi di volo “integrata“ su tutte le lunghezze di traccia. Notare anche qui la scala logaritmica dell' asse Y, che esprime il numero di particelle trovate avere un certo tempo di volo. La legenda di questo istogramma-proiezione dice che il che il valore medio dei tempi di volo è Mean = 3.759 ns con una dispersione quadratica media RMS = 1.422 ns. Le differenze tra quesi valori e quelli dati dal grafico di destra, significative per la RMS, sono da imputare alla minore granularità con cui è stato definito il grafico bidimensionale.
La linea rossa aggiunta a questo grafico mostra che il tempo di volo più probabile è (circa) 3.5 ns, consistentemente con quanto ricavato dal grafico di destra. Tale valore è esibito da (circa) 2000 delle 22518 (voce Entries nella legenda) particelle accumulate in questi grafici.

L' istogramma a sinistra è la proiezione sull' asse X del grafico di destra; è cioè la distribuzione delle lunghezze di traccia “integrata“ su tutti i valori di tempo di volo. L' asse Y, qui in scala lineare, esprime il numero di particelle trovate avere una certa lunghezza di traccia indipendentemente dal valore del tempo di volo. La legenda di questo istogramma-proiezione dice che il che il valore medio della lunghezza di traccia è Mean = 110.4 cm con una dispersione quadratica media RMS = 11.34 cm. Anche in questo caso le differenze tra quesi valori e quelli dati dal grafico di destra sono dovute alla minore granularità con cui è stato definito il grafico bidimensionale.

► ►  I controlli da eseguire su questi istogrammi sono:
1) che i valori medi e le dispersioni indicate dalle legende degli istogrammi-proiezione si mantengano invariati entro il 5%, i valori di riferimento sono evidenziati nel teso precedente.
2) che l' aspetto del grafico di destra si mantenga qualitativamente inalterato, in particolare che non aumenti la dispersione lungo l' asse Y

● Istogrammi della finestra "Hit, Mult and Time Distributions"

In questa finestra vengono presentati quattro istogrammi per ciascuna delle tre MRPC. Essi forniscono informazioni sul numero e su alcune caratteristiche dei segnali ("hits") raccolti dalle singole strip delle MRPC. Nelle figure seguenti sono mostrati gli istogrammi ottenuti analizzando un file di dati acquisito con le MRPC alimentate a 18 kV (cioè con la bassa tensione impostata a 4.5V). Essi verranno esaminati individualmente nel seguito.

Come premessa è forse utile ricordare brevemente il principio di funzionamento delle MRPC e rammentare poche informazioni sul sistema di acquisizione dei dati da esse prodotti. Come è noto, quando una particella carica attraversa il gas della MRPC essa ionizza un certo numero di molecole liberando degli elettroni. Questi vengono accelerati dal campo elettrico applicato ai vetri resistivi della MRPC e, se il campo è sufficientemente intenso, possono a loro volta ionizzare altre molecole producendo una "valanga" elettronica; in sostanza la MRPC amplifica il segnale originario prodotto dalla particella. La valanga elettronica si muove nel gas della MRPC sotto l' azione del campo elettrico e perciò induce un segnale sulle "strip" di rame incollate sul lato opposto dei vetri resistivi per tutta la lunghezza della camera. Lungo il lato corto delle MRPC sono disposte 24 strips equispaziate; il segnale indotto su una certa strip è tanto più intenso quanto più la strip è vicina al punto in cui si forma la valanga.

Fig. 1




Fig. 2

La fig.1 mostra uno schema semplificato del trattamento dei segnali indotti sulle strip. Il segnale indotto dalla valanga nel punto della strip indicato con tµ si propaga verso entrambe le estremità della strip dove arriva dopo un "tempo di propagazione" proporzionale alla distanza percorsa: tpR e tpL.
Ad entrambe le estremità delle 24 strips sono montate schede di lettura equipaggiate con i circuiti amplificatori-discriminatori NINO i cui ingressi sono direttamente connessi alle strip. Se il segnale "analogico" raccolto da un certo ingresso di NINO supera una tensione di soglia opportunamente impostata nelle schede di lettura, NINO produce un segnale "digitale" in uscita, "L" e/o "R", la cui durata è uguale al tempo in cui il segnala analogico rimane "sopra la soglia" (v. fig.2).
I segnali digitali "L" ed "R" vengono portati a dei moduli elettronici TDC (Time to Digital Converter) che misurano, con una risoluzione di circa 100ps, l' istante di tempo in cui i suddetti segnali digitali passano dallo stato logico 0 allo stato logico 1 (t1 in fig. 2) e l' istante di tempo in cui avviene la transizione inversa (t2). Questi tempi sono misurati rispetto al tempo t0 di un segnale di riferimento comune, detto "trigger", il quale viene generato da un' apposita elettronica (la "trigger card") quando in ognuna delle tre MRPC almeno una strip rilascia un segnale ad entrambe le estremità. In altre parole i TDC misurano, rispetto al trigger, i tempi di arrivo del segnale prodotto dalla MRPC alle estremità della strip coplita ("hit") e la larghezza "sopra-soglia" di quei segnali.
Il valore numerico dei tempi misurati dai TDC dipende da un certo numero di parametri. L' equazione (1) in fig.2 mostra che il tempo tL associato all' estremità sinistra
La fig. 2 mostra più in dettaglio, ma ancora in modo semplificato, l' elettronica associata a una strip di una MRPC. associata I tempi di arrivo al TDC del segnale "L" (tL=t1L-t0) e del segnale "R" (tR=t1R-t0) sono in generale diversi a seconda della posizione lungo le strip in cui si è passata la particella che ha generato la valanga. Infatti (v. fig,2) il segnale indotto dalla valanga nel punto della strip indicato con tµ impiega un certo tempo a propagarsi verso le estremità destra e sinistra (tpR. e tpL). Inoltre, tra queste estremità e il TDC esitono ulteriori tempi di propagazione, dovuti principalmente ai cavi che portano i segnali digitali "L" ed "R" (tCR. e tCL) e, implicitamente, a quelli che portano i segnali necessari per la preparazione del trigger "t0" (t0R. e t0L); questi ulteriori tempi di propagazione vanno gestiti come costanti di calibrazione.
Dalla figura si comprende che per conoscere il tempo tµ in cui è passata la particella serve conoscere entrambi tR e tL, la lunghezza della strip (180 cm), la velocità di propagazione vp, i tempi di propagazione lungo i cavi tCR. e tCL (che a rigore sono diversi da strip a strip a causa delle tolleranze costruttive).

La determinazione della velocità di propagazione vp si fa utilizzando l' ultima equazione scritta nella figura a fianco. Siccome ci si aspetta che la distribuzione dei raggi cosmici sia uniforme lungo una qualsiasi strip, ci si attende pure che la distribuzione dei valori tL - tR, sia uniforme e si estenda da -L/vp (quando i cosmici colpiscono la strip sull' estremita sinistra, e quindi si ha tpL=0) a +L/vp (quando i cosmici colpiscono la strip sull' estremita destra, e quindi si ha tpR=0). Perciò la larghezza di tale distribuzione uniforme deve essere 2*L/vp , essendo L=180cm la lunghezza della strip. La velocità vp risulta essere di circa 20 cm/ns.

Infine, se il segnale indotto dalla valanga non è abbastanza alto allora saranno misurati solo tL o tR e, negli istogrammi qui di seguito discussi, non si parlera più di "hit" ma di "noise".







In questo istogramma è mostrato il numero di segnali sopra-soglia raccolti dalle estremità sinistre (barre rosse) e da quelle destre (barre blu) di ciascuna delle 24 strip della MRPC superiore del teloscopio preso in esame.

Si noti che il termine "Hits" usato per etichettare questo tipo di istogrammi non è consistente con la definizione data nella premessa dove "hit" implicava l' esistenza sia del segnate destro ("R") sia di quello sinistro ("L") da una strip. In questo istogramma e nei due seguenti, invece, "hit" si riferisce anche al solo segnale "L" o al solo segnale "R".
Infatti per molte strip si osserva una piccola differenza di conteggio tra estremità destra e sinistra di ciascuna strip. Qeste differenze di conteggio possono essere dovute sia a "noise" elettronico sia a valanghe che hanno indotto segnali sotto-soglia per una delle due estremità. Nella seconda ipotesi la differenza di conteggio è indice di inefficienza di rivelazione da parte della strip in esame e ciò va segnalato. Nell' istogramma mostrato a fianco, tuttavia, nella maggior parte delle strips le differenze di conteggio destra-sinistra sono compatibii con la fluttuazione statistica (radice del numero di conteggi).

Un possibie problema mostrato da questo istogramma è un' apparente inefficienza delle strips di bordo, in particolare nella prima metà della camera. Le strip di bordo (n.1 e n.24) contano meno del 50% rispetto alle strip centrali (nel 2008 questo rapporto era 72%, stiamo indagando sulla ragione del peggioramento) .
Una possibile causa di questo effetto può essere l' "accettanza geometrica" del telescopio, mostrata qualitativamente nella figura a fianco. Gli eventi (i raggi cosmici) che contribuiscono a questo istogramma (e ai due seguenti) sono stati necessariamente "triggerati" per poter essere acquisiti, essi cioè corrispondono a particelle che hanno dato almeno un hit (L ed R) in ciascuna delle tre MRPC del telescopio.
Ora, raggi cosmici inclinati possono colpire la camera superiore ma non colpire entrambe le altre due camere e, di conseguenza non essere triggerati e quindi non essere acquisiti. Questa situazione, evidentemente, è più probabile se ad essere colpita nella camera superiore è una strip di bordo che, quindi, risulta depressa nell' istogramma.
Una verifica rigorosa del contributo dell' accettanza geometrica alla forma dell' istogramma in questione richiede una simulazione Monte Carlo del telescopio. Tuttavia, il confronto di questo grafico con l' analogo ottenuto per la camera inferiore, che è in una situazione simmetrica rispetto alla MRPC superiore, fa già sospettare che l' accettanza geometrica non sia una spiegazione sufficiente e che si debba (purtroppo) pensare ad un' inefficienza di rivelazione per questa MRPC.



In questo grafico sono mostrati i numeri di segnali sopra-soglia raccolti dalle estremità sinistre (barre rosse) e da quelle destre (barre blu) delle 24 strip della MRPC mediana del teloscopio preso in esame.

Anche in questo caso si notano conteggi differenti per l' estremità destra e per quella sinistra di ogni strip. Per alcune strip tale differenza sembra eccedere la fluttuazione statistica; v. per esempio la strip n. 16, dove l' estremità destra (blu) ha contato circa 24000 segnali mentre quella sinistra (rossa) ha contato circa 22500 segnail; quindi la differenza è circa 2000 da confrontare con una fluttuazione statistica pari a √24000 ≈ 160. Queste differenze fuori statistica vanno tenute sotto controllo perchè possono indicare una deriva delle prestazioni del rivelatore.

La forma "triangolare" di questo istogramma è qui quasi certamente dovuta all' accettanza geometrica del telescopio. La valutazione di un' eventuale inefficienza di questa MRPC richiede il confronto di questo istogramma da uno analogo ottenuto mediante simulazione Monte Carlo.


In questo grafico sono mostrati i numeri di segnali sopra-soglia raccolti dalle estremità sinistre (barre rosse) e da quelle destre (barre blu) delle 24 strip della MRPC inferiore del teloscopio preso in esame.

Diversamente dai due casi precedenti, qui le differenze di conteggio sinistro - conteggio destro hanno segno costante al variare del numero di strip e le estremità sinistre contano sistematicamente meno di quelle destre. Le differenze di conteggio sono stimabili dell' ordine di 1000, pari al 10% e ben oltre l' errore statistico poissoniano che è √ 14000 ≈ 118 = 0.8%. Ciò indica che la soglia impostata nella schedina di lettura sinistra è un po' troppo elevata. (Il miglioramento del valore della soglia sinistra è nell' elenco delle cose da fare ! ).

Questo istogramma mostra inoltre che alcune strip sono decisamente difettose :
- 20-Left manca quasi completamente
- 22-Right perde circa il 50% dei conteggi
Il difetto della strip 22R era già nel 2008 (epoca dell' installazione del telescopio) mentre purtroppo il difetto della strip 20L è recente.

Come detto in precedenza, diversamente dall' analogo istogramma della MRPC superiore qui non si nota alcun potenziale effetto dell' accettanza geometrica.
► ►  I controlli da eseguire sui tre istogrammi precedenti sono:
1) che n on compaiano nuove strip difettose
2) che l' andi al centro dell' istogramma e contaggio sulle strip di bordo
3) che i rapporti di conteggio estremità destra - estremità sinistra non peggiorino


L' istogramma a fianco mostra la distribuzione dei valori i tL - tR (v. premessa) ottenuta sommando i dati di tutte le 24 strips della MRPC superiore.
La forma attesa di questa distribuzione è il cosiddetto istogramma a scatola mostrato nella figura sotto l' istogramma, che fornisce qualche informazione in più rispetto alla premessa.