Il laboratorio LAX "Livio Scarsi" - IASF Palermo - Inaf
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Laboratorio per la<br />
sperimentazione a raggi X<br />
<strong>LAX</strong> – <strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Applicazioni Multidisciplinari<br />
Dott. Salvatore Giarrusso<br />
<strong>IASF</strong> – INAF <strong>Palermo</strong><br />
XVII Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica 2007 DiFTeR <strong>Palermo</strong> 22 Marzo 2007 Salvo Giarrusso
Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Cosa sono i raggi X<br />
XVII Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica 2007 DiFTeR <strong>Palermo</strong> 22 Marzo 2007 Salvo Giarrusso
Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Cosa sono i raggi X<br />
1 continua <br />
I raggi X sono un tipo di radiazione elettromagnetica estremamente<br />
penetrante, caratterizzata da una lunghezza d’onda molto piccola, minore<br />
di quella della luce visibile, compresa tra 1 nm e 0.001 nm.<br />
Oggi sappiamo che i diversi tipi di radiazione elettromagnetica, tra cui<br />
appunto la luce, le onde radio, le microonde e i raggi X e γ, trasportano<br />
energia raggiante sotto forma di onde elettromagnetiche, che propagano un<br />
campo elettrico e un campo magnetico perpendicolari tra loro e alla<br />
direzione di propagazione; questi campi variano secondo una legge<br />
sinusoidale, la cui frequenza ν (o lunghezza d’onda λ) è quella che<br />
caratterizza l'energia raggiante considerata.<br />
λ<br />
ν = c / λ<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Cosa sono i raggi X<br />
E = h ν = h c / λ<br />
2 continua <br />
A frequenze molto alte ovvero a lunghezze d’onda molto piccole, come nel caso<br />
dei raggi X, X la radiazione elettromagnetica interagisce con la materia come una<br />
particella piuttosto che come un onda, e lo scambio di energia avviene in modo<br />
discreto e discontinuo piuttosto che uniforme.<br />
Così si è soliti descrivere le interazioni radiazione-materia in termini di<br />
interazioni con i fotoni piuttosto che con le onde associate alla radiazione. <strong>Il</strong><br />
fotone è quindi la particella che trasporta il quanto di energia corrispondente alla<br />
radiazione considerata.<br />
La relazione che lega l’energia E del fotone alla sua frequenza ν (ovvero alla<br />
sua lunghezza d’onda λ) è data da:<br />
<strong>Il</strong> dualismo onda-particella della radiazione elettromagnetica, così come di tutte<br />
le particelle che costituiscono la materia (elettroni, protoni ecc..), e il suo<br />
manifestarsi a quanti costituisce l’aspetto fondamentale della moderna teoria<br />
della meccanica quantistica dei campi.<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Cosa sono i raggi X<br />
3 continua <br />
1 eV = 1.6 . 10 -19 Joule<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Cosa sono i raggi X<br />
I raggi X possono essere prodotti artificialmente bombardando un campione di<br />
metallo pesante con elettroni accelerati ad alta velocità. I raggi X vennero<br />
scoperti sperimentalmente nel 1895 dal fisico tedesco Wilhelm Conrad Röntgen,<br />
nel corso delle sue ricerche sui raggi catodici, con un tubo a vuoto sottoposto ad<br />
alta tensione.<br />
Nel riquadro, la radiografia<br />
della mano della Signora<br />
Röntgen<br />
Wilhelm Conrad Röntgen, R<br />
lo<br />
scopritore dei raggi X, primo<br />
premio Nobel per la Fisica nel<br />
Novembre 1901..<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Presentazione del <strong>LAX</strong><br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Presentazione del <strong>LAX</strong><br />
1 continua <br />
<strong>Il</strong> <strong>laboratorio</strong> Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong> è nato nel 1993 da un<br />
idea del Prof. <strong>Livio</strong> Scarsi, Direttore dell’ IFCAI-CNR (oggi <strong>IASF</strong>-INAF<br />
di <strong>Palermo</strong>).<br />
Grazie ad una collaborazione tra i ricercatori dell’ IFCAI e<br />
dell’Università di <strong>Palermo</strong>, fece progettare e realizzare un fascio<br />
collimato a raggi X, che doveva operare nella banda di energia tra<br />
qualche frazione di keV ed oltre 20 keV, di oltre 10 metri di lunghezza,<br />
con collimazione < 1’ su 1 mm 2 , con lo scopo principale di effettuare i<br />
test e le calibrazioni dei prototipi di rivelatori X e di specchi ad<br />
incidenza radente che dovevano essere successivamente impiegati su<br />
BeppoSAX, un satellite italo-olandese che ha operato con successo nel<br />
campo dell’astronomia X tra il 1996 e 2002.<br />
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2 continua <br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Presentazione del <strong>LAX</strong><br />
3 continua <br />
<strong>Il</strong> fascio X consiste essenzialmente di<br />
una sorgente per la produzione di raggi<br />
X, di un sistema di collimazione, di una<br />
camera porta campione e una di<br />
rivelazione, il tutto tenuto in vuoto spinto<br />
al fine di annullare l’assorbimento dei<br />
raggi X da parte delle molecole d’aria<br />
lungo la linea del fascio.<br />
Le caratteristiche del fascio X consentono, grazie all’ampio intervallo di energia<br />
ottenibile, all’intensità del flusso e alla dimensione trasversale del fascio,<br />
numerose applicazioni quali: studio e calibrazione di rivelatori per radiazione X,<br />
studio di riflessione per scattering di radiazione X su superfici, studio sulla<br />
trasmissione e/o assorbimento di materiali, misure assolute di flusso, ecc..<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Presentazione del <strong>LAX</strong><br />
L’intervallo di energia nel quale si opera e soprattutto l’alto flusso di<br />
radiazione X disponibile, consentono di utilizzare il fascio, per<br />
applicazioni avanzate nel campo medico e nel campo delle strutture<br />
biologiche e molecolari e anche nel campo della diagnostica dei<br />
materiali lapidei di interesse per I beni culturali.<br />
La potenza del fascio X è tra le più elevate tra quelle ottenibile tramite<br />
le sorgenti disponibili in commercio.<br />
Naturalmente fasci X di più elevata intensità come quelli da radiazione<br />
di sincrotrone offrirebbero in generale più vantaggi, ma una facility<br />
come quello concepita al <strong>LAX</strong>, è più versatile e molto più economica.<br />
L’intero sistema inoltre è progettato per avere il massimo della<br />
flessibilità d’adattamento alle diverse esigenze sperimentali,<br />
rendendolo idoneo come <strong>laboratorio</strong> per applicazioni e sperimentazioni<br />
multidisciplinari<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
1° 2° 3° 4°<br />
1 continua <br />
Come mostrato nella schematica la linea del fascio è divisa in quattro settori:<br />
1° Generazione dei raggi X<br />
2° Sistema di collimazione<br />
3° Camera porta-campioni<br />
4° Camera di rivelazione<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
1° Generazione dei raggi X<br />
2 continua <br />
Sono presenti due sistemi di generazione di<br />
raggi X, costituite entrambi da una serie di tubi<br />
a vuoto, uno per ogni riga di energia.<br />
<strong>Il</strong> primo, per le alte energie (1.5-60 keV) , è<br />
costituito da tubi di tipo ‘Seyfert’.<br />
<strong>Il</strong> secondo, per le basse energie (0.1-1.25<br />
keV), da tubi di tipo ‘Manson’.<br />
Tubi ‘Seyfert’ (sorgente puntiforme 1mm 2 )<br />
Tubi ‘Manson’<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
3 continua <br />
1° Generazione dei raggi X<br />
Nei tubi a vuoto la radiazione X viene prodotta per bombardamento di<br />
elettroni, generati da un filamento incandescente (catodo), contro un<br />
bersaglio metallico (anodo).<br />
La radiazione X emessa si presenta sotto forma di una o più righe<br />
discrete, ottenute per eccitazione dei livelli di energia più interni degli<br />
atomi costituenti il bersaglio, sovrapposte ad un continuo X di<br />
“bremsstrahlung” dovuta alla diffusione degli elettroni con i suddetti atomi.<br />
1.0<br />
0.9<br />
Ag-kα (22.1keV)<br />
0.8<br />
Arbitrary unit<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0.0<br />
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26<br />
Energy (keV)<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
1° Generazione dei raggi X<br />
4 continua <br />
La sorgente X è di tipo puntiforme con un’area emittente di 1 mm 2 e un<br />
flusso all’uscita, nell’intervallo di energia 0.1–60 keV, di 10 10 -10 12 ph/sr s,<br />
che a 10 metri di distanza equivale a più di 10 5 ph/cm 2 s.<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
2° Sistema di collimazione<br />
5 continua <br />
<strong>Il</strong> settore di collimazione è formato da tre tubi<br />
rettilinei allineati in acciaio del diametro di 20 cm e di<br />
lunghezza complessiva di ∼8 metri mantenuto in<br />
vuoto.<br />
<strong>Il</strong> fascio X è collimato mediante l’uso di un riduttore,<br />
posto proprio all’inizio della collimazione, e da due<br />
otturatori calibrati uno verticale ed uno orizzontale,<br />
con assi ortogonali a quello del fascio, posti alla fine<br />
della linea.<br />
<strong>Il</strong> riduttore e gli otturatori sono manovrabili manualmente o mediante motori a<br />
passo micrometrico controllati da un computer.<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
3° Camera porta-campioni<br />
6 continua <br />
<strong>Il</strong> fascio X collimato arriva ad una camera a tenuta di<br />
vuoto (10 -5 -10 -6 mbar) dove è possibile posizionare il<br />
campione da irradiare con i fotoni X. <strong>Il</strong> campione è<br />
posto su un manipolatore con 5 gradi di libertà. <strong>Il</strong><br />
manipolatore è composto da un sistema di<br />
movimentazione micrometrica su tre assi (x,y,z), e un<br />
sistema a gondola di movimentazione angolare, con<br />
rotazioni attorno agli assi y e z, controllato da motori<br />
computerizzati a passo micrometrico.<br />
La radiazione dopo l’incidenza sul campione raggiunge<br />
la camera che contiene i rivelatori di raggi X.<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
4° Camera di rivelazione<br />
All’interno della camera di rivelazione, di forma cilindrica con<br />
una capacità di ~ 4000 litri tenuta anch’essa in alto vuoto<br />
(10 -5 -10 -6 mbar), è possibile posizionare i rivelatori di radiazione o<br />
anche grandi oggetti da irradiare, grazie ad un sistema di<br />
posizionamento meccanico costituito da una piastra di acciaio,<br />
che può sostenere pesi fino a ~ 10 kg, in grado di ruotare su se<br />
stessa e con possibilità di movimento lungo le due direzioni<br />
ortogonali al fascio (x,y) per mezzo di motori a passo<br />
micrometrico controllati da un computer.<br />
7 continua <br />
L’accesso all’interno della camera è possibile attraverso due portelloni posti all’estremità<br />
opposta del camera cilindrica e dello stesso diametro della camera.<br />
Nella superficie laterale della camera cilindrica (così come nei due portelloni laterali) sono<br />
presenti diverse flange a tenuta di vuoto di vari diametri che permettono il passaggio, mediante<br />
passanti da vuoto, di cavi di alimentazione elettrica e dei segnali dai rivelatori o dai sensori di<br />
temperatura e pressione. Da alcune flange è possibile inoltre introdurre dentro la camera tubi a<br />
vuoto per l’introduzione di gas puri. Infine su una flangia posta nella parte alta della camera è<br />
montata una finestra di quarzo per ispezionare l’interno a camera chiusa.<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
Sistemi da vuoto e rivelatori campione<br />
8 continua <br />
<strong>Il</strong> vuoto viene effettuato mediante due pompe<br />
turbomolecolari poste una lungo la linea del fascio e l’altra<br />
sotto la camera di rivelazione e da una pompa criogenica<br />
anch’essa posta sotto la camera di rivelazione, ognuna<br />
con capacità di pompaggio di 1500 l/sec adeguata ad<br />
assicurare il raggiungimento di un vuoto su tutta la linea di<br />
10 -4 mbar entro mezz’ora dall’accensione ed un vuoto<br />
finale < 10 -5 mbar.<br />
Per il monitoring e le calibrazioni periodiche del fascio si<br />
utilizza un rivelatore spettroscopico a stato solido a SiLi,<br />
raffredato con Azoto liquido, montato nella parete interna<br />
alla camera di rivelazione in asse con il fascio, con<br />
caratteristiche di risoluzione in energia di ~ 120 eV a 6<br />
keV.<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
Caratteristiche generali del fascio<br />
9 continua <br />
Distanza di collimazione<br />
Diametro del fascio<br />
Divergenza a piena apertura ~ 1° 1<br />
10.5 metri<br />
Divergenza su 1 mm ~ 20”<br />
200mm (piena apertura)<br />
Range di energia 0.1 – 60 keV<br />
Flusso X 10 10 - 10 12 ph/sr s<br />
Flusso X a 10.5 metri > 10 5 ph/cm 2 s<br />
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Descrizione del <strong>LAX</strong><br />
<strong>Il</strong> Polar-X<br />
<strong>Il</strong> Polar-X è costituito da una grande camera a simmetria<br />
sferica della capacità di 500 litri che può essere portata, da<br />
una grossa pompa ionica, in ultra alto vuoto fino a<br />
10 -10 mbar. <strong>Il</strong> Polar-X è posizionato a 1 metro di distanza<br />
dalla camera porta-campioni, proprio di fronte ad una delle<br />
flange che fa da uscita laterale ortogonale al fascio.<br />
All’interno del Polar-X si trova un manipolatore a 5 gradi di<br />
libertà (3 lineari e due angolari) capace di spostare il<br />
campione in ogni punto all’interno della sfera. <strong>Il</strong> campione<br />
viene introdotto all’interno a step attraverso una camera di<br />
prevuoto (10 -5 -10 -6 mbar) in modo da non rompere il vuoto<br />
spinto all’interno del Polar-X.<br />
Sulla superficie della sfera sono presenti numerose flange utili per varie applicazioni. In una di queste<br />
flange, quella posta di fronte alla camera porta-campioni, può essere montata una finestra in Be di 50 μm di<br />
spessore, che fa da finestra di ingresso per la radiazione X.<br />
Questa può essere introdotta all’interno del Polar-X o con un generatore X posto davanti alla finestra di<br />
ingresso oppure deviando il fascio X del <strong>LAX</strong> di 90° con un opportuno cristallo a riflessione di Bragg,<br />
montato sul sistema di movimentazione presente all’interno della camera porta-campioni.<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Misure sul prototipo scientifico del GSPC di BeppoSAX<br />
<strong>Il</strong> prototipo scientifico del GSPC utilizzato<br />
come rivelatore del piano focale dei<br />
telescopi concentratori di BeppoSAX<br />
Spettri di energia del GSPC sovrapposti, relativi alle<br />
righe di fluorescenza kα dei target di Cr, Fe e Cu<br />
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Attività al <strong>LAX</strong><br />
1 continua <br />
Attività di supporto ad EUSO: 1) Misura della yield di fluorescenza dell’aria<br />
Attività sperimentali propedeutiche e di supporto per determinare e misurare quei<br />
parametri fisici fondamentali per una migliore definizione del progetto EUSO:<br />
L’esperimento ONLY<br />
Obiettivo<br />
Misura assoluta della<br />
produzione di luce UV (Light<br />
Yield) di scintillazione in gas<br />
che compongono l’atmosfera,<br />
l<br />
indotta da radiazione X, nel<br />
range di lunghezza d’onda d<br />
300-400 nm, in funzione della<br />
composizione del gas e della<br />
pressione del gas.<br />
<strong>Il</strong> Set-up sperimentale<br />
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Attività al <strong>LAX</strong><br />
Attività di supporto ad EUSO: 1) Misura della yield di fluorescenza dell’aria<br />
100<br />
N 2<br />
10<br />
Coincidence Rate (cts/sec)<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Air<br />
Light Yield (%)<br />
1<br />
0.1<br />
0.01<br />
AIR<br />
N 2<br />
0<br />
1 10 100 1000<br />
Pressure (mbar)<br />
0.001<br />
1 10 100 1000<br />
Pressure (mbar)<br />
The Gas Cell<br />
La tecnica di rivelazione utilizzata<br />
è basata sulla coincidenza veloce<br />
dei segnali osservati da due<br />
fotomoltiplicatori che guardano<br />
nella regione di interazione dei<br />
raggi X e quindi di produzione<br />
della fluorescenza UV.<br />
Rate di coincidenza vs pressione<br />
Sorgenti X utilizzate: Ag -kα (22.1 keV) e Fe -kα (6.4 keV)<br />
Gas utilizzati: Aria e Azoto ultra-puro per confronto<br />
Risultati<br />
Light Yield vs pressione<br />
I risultati ottenuti sono stati molto utili per il calcolo della<br />
visibilità della fluorescenza, indotta dagli EECR, vista da<br />
EUSO. Questi risultati sono stati pubblicati sui<br />
proceedings dello SPIE e presentati alla 26 th Conferenza<br />
internazioale sui raggi cosmici (ICRC).<br />
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<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Attività di supporto ad EUSO: 2) Caratterizzazione di una lente campione di Fresnel<br />
Lente di Fresnel:<br />
Lente circolare diametro<br />
10.1 cm, spessore 1.5 mm con 4 grooves/mm<br />
Sorgente di radiazione utilizzata: Lampada ad<br />
emissione ultravioletta alimentata in<br />
continua, filtrata con un filtro passa-banda<br />
(300-400 nm).<br />
Distanza sorgente – lente di Fresnel: 10 m<br />
Rivelatore: CCD UV coated, 512 x 512 pixels<br />
Misure Sperimentali sulla lente campione<br />
•Esame Esame profilometrico<br />
•Misura Misura della distanza focale<br />
•Misura Misura di assorbimento<br />
•Misura Misura della deformazione dell’immagine<br />
•Analisi Analisi della risoluzione angolare<br />
•Studio Studio della degradazione<br />
Risultati<br />
I risultati ottenuti sono accettabili, tranne che per la<br />
deformazione dell’immagine e la risoluzione angolare<br />
soprattutto a grandi angoli (> 6°). 6<br />
L’allargamento<br />
L<br />
dell’immagine, per esempio, se estrapolati alle<br />
dimensioni dell’ottica di EUSO non consentirebbe di<br />
raggiungere la risoluzione spaziale voluta.<br />
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Attività al <strong>LAX</strong><br />
Attività di supporto ad EUSO: 3) Test su Pmts impiegati in BABY ed ULTRA<br />
Le attività di supporto per la misura dei<br />
parametri fisici utili al progetto EUSO,<br />
sono proseguiti al <strong>LAX</strong> con il test dei<br />
fotomoltiplicatori e dell’elettronica<br />
elettronica<br />
associata, per gli esperimenti BABY ed<br />
ULTRA. In questo caso l’uso l<br />
del <strong>LAX</strong> è<br />
stato utile grazie alla sua buona tenuta di<br />
luce.<br />
Misure al <strong>LAX</strong><br />
• Misure dei conteggi vs della soglia analogica a<br />
varie tensioni di alimentazione<br />
• Misura dei conteggi vs la tensione di<br />
alimentazione<br />
• Misura della carica anodica vs la tensione<br />
applicata<br />
• Misure dei valori di integrazione in funzione dei<br />
conteggi misurati<br />
• Misura degli spettri a singolo foto-elettrone<br />
(SER)<br />
Obiettivi<br />
BABY è un esperimento<br />
effettuato in pallone per la<br />
misura notturna dall’alto<br />
alto<br />
(40 km) del fondo UV<br />
atmosferico nella banda<br />
300-400 nm.<br />
ULTRA è un esperimento<br />
per la misura e la<br />
registrazione<br />
sincrona<br />
degli sciami cosmici al<br />
suolo e della radiazione<br />
Cerenkov riflessa e diffusa<br />
dalla superficie su cui lo<br />
sciame cosmico viene<br />
rivelato.<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Test e calibrazione del piano focale di GAW<br />
Attività al <strong>LAX</strong> sul prototipo di piano focale<br />
GAW è un esperimento pilota per testare una nuova generazione di telescopi<br />
Cerenkov a immagine, che uniscano una alta sensibilità con un largo campo di<br />
vista (fino a 20°x20<br />
x20°), che saranno utilizzati nel campo dell’astronomia dei gamma<br />
duri, nella banda attorno al TeV.<br />
L’originalità di GAW, rispetto ai tradizionali telescopi Cerenkov a campo stretto,<br />
è<br />
dovuto ad alcune sue peculiari caratteristiche:<br />
•L’uso uso di lenti di Fresnel in luogo di riflettori<br />
•L’uso uso di una superficie focale, basata su fotomoltiplicatori multipixel<br />
• <strong>Il</strong> modo operativo di conteggio a singolo foto-elettrone rispetto all’usuale<br />
sistema ad integrazione di carica, per i fotomoltiplicatori<br />
• Elettronica di front-end al nsec<br />
Buona uniformità<br />
•Ottimizzazione della soglia analogica di ogni<br />
canale (pixel)<br />
•Ottimizzazione delle tensioni di alimentazione di<br />
ogni fotomoltiplicatore<br />
•Cross-talk<br />
della luce su tutto<br />
il piano focale<br />
Utilizzo della<br />
movimentazione<br />
computerizzata<br />
(uso di maschere<br />
multi-pinholes)<br />
XVII Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica 2007 DiFTeR <strong>Palermo</strong> 22 Marzo 2007 Salvo Giarrusso
Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Dosimetria a termoluminescenza per raggi X per applicazioni in campo c<br />
medico<br />
Con questa ricerca si intendono studiare le<br />
caratteristiche del segnale TL, dopo l’esposizione<br />
alla radiazione X, di nuovi materiali (realizzati<br />
attraverso l’uso di una tecnica Sol-Gel) costituiti<br />
da una matrice di fluoruro di litio arricchita con<br />
diversi attivatori (rame, fosforo e itterbio).<br />
Obiettivo<br />
Sviluppo di dosimetri sensibili a fotoni X nel range<br />
compreso fra 0.1 keV e 60 keV, per applicazioni in<br />
campo medico (radiodiagnostica in<br />
mammografia). Inoltre verranno confrontati i nuovi<br />
materiali realizzati con i dosimetri a TL<br />
convenzionali sottoposti a fasci X di bassa<br />
energia.<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Dosimetria ESR per raggi X per applicazioni in campo medico<br />
Alanina<br />
Tartarato di ammonio<br />
In questa linea di ricerca verranno studiate le caratteristiche del segnale ESR<br />
(Risonanza di Spin Elettronico), dopo l’esposizione alla radiazione X, di vari<br />
composti organici (quali alanina, tartarato di ammonio, saccarosio) arricchiti<br />
con diversi dopanti che ne aumentano il numero atomico Z medio (gadolinio,<br />
nickel e rodio).<br />
Obiettivo<br />
Sviluppo di dosimetri a stato solido ESR sensibili a fotoni X nel range<br />
compreso fra 0,1 keV e 60 keV, per applicazioni in campo medico.<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
1 continua <br />
Caratterizzazione spettroscopica di rivelatori CdTe e CZT per applicazioni plicazioni mediche<br />
Spettroscopia X (range 10-60 keV).<br />
Risoluzione energetica (FWHM) 4% a 22.1 keV<br />
Efficienza di rivelazione 100% (1mm thick)<br />
Obiettivi<br />
Realizzazione di sistemi portatili di rivelazione<br />
X e gamma per applicazioni mediche<br />
(caratterizzazione di sistemi mammografici)<br />
Pile-up<br />
! ! !<br />
Elevati ratei di fluenza dei fasci mammografici<br />
(10 6 -10<br />
8 ph/mm 2 s)<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Caratterizzazione spettroscopica di rivelatori CdTe e CZT per applicazioni plicazioni mediche<br />
Misure di flusso ed energia<br />
Misura della risposta dei rivelatori (risoluzione energetica, efficienza, distorsioni<br />
spettroscopiche) e calibrazione.<br />
Studio sulla stabilità ed uniformità dei rivelatori.<br />
Studio delle abilità dei rivelatori al variare del rate dei fasci X.<br />
Test sulle performance dell’elettronica di read-out (stadio di preamplificazione e di<br />
shaping) al variare del rate dei fasci X.<br />
Test sulle performance di sistemi software per la reiezione e ricostruzione degli eventi<br />
di pile-up.<br />
Attività finanziate dall’ INFN<br />
(Esperimento XPRESS)<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Attività al <strong>LAX</strong><br />
Caratterizzazione di materiali utilizzati nei beni culturali<br />
RANGE 1 – 60 keV<br />
•Scattering di radiazione X su materiali porosi.<br />
La distribuzione angolare dell’intensit<br />
intensità della radiazione scatterata è determinata dalla<br />
distribuzione spaziale delle interfacce poro-matrice. Questa tecnica è sensibile, nella<br />
scala di porosità, , nel range 10 nm -10<br />
μm.<br />
•Assorbimento di radiazione X dura su materiali porosi<br />
Questa tecnica permette di misurare il grado di porosità del manufatto dal confronto di<br />
campioni standard che hanno la stessa composizione e spessore e porosità nota.<br />
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Laboratorio Sperimentazione a Raggi X – <strong>LAX</strong><br />
<strong>Livio</strong> Scarsi<br />
Grazie della Vostra cortese attenzione<br />
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