Centro Brasileiro de Pesquisas Fsicas CBPF Detector de

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) Detector de Neutrinos para o Reator de Angra Detector Central, Sistema de VETO, Eletrônica (resumo das diretivas de projeto) Laudo Barbosa (24 de Maio, 2007)

Plano de apresentação • O detector central • Regiões • Distribuição de PMTs • Eletrônica de front-end • Processamento de sinais • O Sistema de VETO • Blocos X&Y • Barril • Lógica de Trigger • Operação do Detector • Aquisição de dados • Calibração com múons verticais • Controle remoto

Técnica de Detecção de Neutrinos Anti-neutrino produzido no interior do reator Próton presente nos átomos do alvo Pósitron: produto imediato da reação Nêutron: observado dezenas depois 3

Detector Central Regiões do detector Região ativa [ 1 m, h=1. 3 m] (Cintilador líquido + 0. 1% Gadolínio) Gama catcher [ 1. 6 m, h=1. 9 m] (Cintilador líquido) Isolamento [ 2. 2 m, h=2. 5 m] (Óleo Mineral)

Detector Central Distribuição de PMTs 2. 2 m Área total = Sside + Stop + Sbottom 0, 43 m (17. 28+3. 8) 24. 88 m 2 0. 45 m Cobertura 20% 4. 98 m 2 0. 43 m 2. 5 m Área do fotocatodo = 0. 038 m 2 # PMTs = 4. 98/0. 038 131 6. 91 m 2. 2 m 134 PMTs implementadas 5 0. 45 m

Detector Central Interna Montagem das PMTs Semi-interna Base + Front end Externa Base + Front end

Detector Central Montagem das PMTs Fotomultiplicadora atualmente em teste: Hamamatsu 5912 7

Detector Central Input Buffer Processamento de sinais Line Driver To ADC Comparator To Trigger Amplifier & Shaper Eletrônica de Front end Pode ser feito: - Dentro do bloco de front-end - Na aquisição de dados (analógico) - Na aquisição de dados (digital)

Detector Central 128 logic signals VETO circuit Circuito de Trigger 128 analog signals Detector Triggering (FPGA + ADC) Record event (VME Bus) Critério de Trigger (Ex. ): (pósitron + neutron em t s) && (nenhum VETO em t’ s)

Sistema de VETO Básico • Eventos espúrios (cósmicos, radioatividade natural. . . ) devem ser vetados • Caso o detector não seja coberto por blindagem fluxo > 2000 muons/s • Dada uma janela de 150 s em média 0. 3 partículas cósmicas detectadas • Perda de aproximadamente 30% da eficiência de detecção devido ao VETO O detector deve estar coberto por uma camada que reduza a taxa de incidência de raios cósmicos. • Um múon vertical tem um valor médio de perda de energia por unidade de comprimento conhecido • Múons cósmicos podem, portanto, ser usados no processo de calibração em energia • A forma de onda dos sinais detectados é amostrada continuamente • Os dados adquiridos são tratados como eventos ‘físicos’ ou eventos de ‘calibração’

Sistema de VETO Básico SIGNAL Prompt Neutron VEM/Cosmic TRIGGER VETO GATE 100 -150 s

Sistema de VETO Arranjo Experimental

Sistema de VETO Cintiladores (Barril e X&Y) Barril • 3 m de comprimento, 1, 5 cm de espessura, 60 -70 cm de largura • Leitura de sinal: PMTs pequenas (multi-pixel). • Fixado em uma estrutura de barril. X&Y • 3 m de comprimento, 1, 5 cm de espessura, 15 cm de largura • Leitura de sinal: fibra óptica + PMT segmentada, ou PMTs pequenas. • Montado em um único bloco (*) Dimensionamento “tentativo”, sujeito a modificações

Sistema de VETO Exemplo de montagem (cintilador + fibra óptica), construído em Argonne, para o projeto AMIGA/Auger. Cintiladores (Barril e X&Y) Fotomultiplicadoras segmentadas (série Hamamatsu R 8520)

Sistema de VETO Lógica de Trigger 2 x 50 X channels 2 x 50 Y channels 14 -16 Barrel channels VETO Triggering (FPGA 1) Detector Triggering (FPGA 2) VETO Neutrino Event Triggering Logics (FPGA 2) VEM Other Record Event

Operação do Detector Calibração com VEM Distribuição de carga para múons no observatório Auger (VEM = “Vertical Equivalent Muon”)

Operação do Detector Controle remoto • O detector adquire dados continuamente, registrando eventos classificáveis como: - Neutrinos ( “golden” ) - VEM (calibração) - Outros (ex: múons inclinados, decaimento de múons. . . ) • O Sistema de Aquisição realiza interface entre os níveis de Detector/front-end e Transmissão • Os dados são armazenados localmente (em Angra) e transmitidos a uma estação no CBPF • O controle do detector e a disponibilização dos dados são feitos na estação, via aplicatios web -based Angra Network radio link DAQ system DETECTOR CBPF 17