Gruppo V ATTIVITÀ 2018 PROPOSTE 2019 - LUIGI RIGON - CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE
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Gruppo V AT TIVITÀ 2018 PROPOSTE 2019 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 1
Attività 2018 - 2019 Esperimenti in chiusura: ◦ AKWISP Resp. Naz. & Loc. G. Cantatore ◦ E-LiBaNS Resp. Naz. M. Costa (TO), Resp. Loc. G. Giannini ◦ KEST Resp. Naz. & Loc. F. Brun Esperimenti che chiederanno un prolungamento: ◦ HALCORD Resp. Naz. & Loc. G. Giannini ◦ MPGD-NEXT Resp. Naz. & Loc. S. Dalla Torre ◦ ReDSoX2 Resp. Naz. A. Vacchi, Resp. Loc. G. Zampa ◦ SYRMA-3D Resp. Naz. & Loc. R. Longo Nuove Proposte 2019: ◦ KISS Resp. Naz. P. Delogu (PI), Resp. Loc. F. Arfelli ◦ ANET Resp. Naz. M. Costa (TO), Resp. Loc. G. Giannini 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 2
AKWISP RESP. NAZ. GIOVANNI CANTATORE RESP. LOC. GIOVANNI CANTATORE ALTRE SEZIONI PG (G.C. CAMERINO) 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 3
aKWISP: studio delle interazioni a piccole
distanze su scale sub-micrometriche
G.Cantatore,M.Karuza (Univ.e INFNTrieste)
INFNTrieste
Università di Camerino (INFN Perugia, g.c.Camerino)
CERN
Univ. di Friburgo
TU Darmstadt
Bilgi Univ.Istanbul
Univ. di Patrasso
Univ. di Rijeka
G. Cantatore - CdS INFN 10/7/2018 4
aKWISP in sintesi
• Lo studio delle deviazioni dal potenziale newtoniano nelle interazioni a piccole distanze tra oggetti macroscopici, dà
potenzialmente accesso a una gran numero di processi fisici non previsti dal Modello Standard.
• In essenza questo studio si fa avvicinando due “masse” ed osservando eventuali movimenti di una di queste (la massa
di “test”) in risposta a sollecitazioni controllate dell’altra (la massa “sorgente”) che facciano variare la distanza tra le
due.
• La“zona” più interessante,dove non ci sono risultati sperimentali,è quella delle distanze < 1 micron.
• Tecnica proposta da aKWISP (Double Membrane Interaction Monitor - DMIM):
• le masse interagenti sono costituite da sottili membrane di Si N poste alla distanza di circa 100 nm; 3 4
• la membrana “test” è monitorata con tecnica interferometrica, mentre la membrana “sorgente” è riflettente e
può essere sollecitata usando la pressione di radiazione di un fascio laser; essa è inoltre forata al centro, in modo
da non interferire con il monitoraggio della membrana“test”.
• Le tecnologie di rivelazione necessarie per advanced-KWISP sono già utilizzate in KWISP, un rivelatore optomeccanico
sviluppato a Trieste ora in funzione sull’esperimento CAST al CERN per la ricerca di particelle “chameleon” .
G N m1m2
V= - (1 +↵ e -r/>. )
r
Decca‘07
E x c l u d e d b y e xp e r i m e n t
gauged B# Decca‘05
Masuda‘08
L a m o r e a u x ‘9 7
1 μm
|α | a C h ia ve r in i ‘0 3
Yu k a wa m e s s e n g e r s b G e r a c i ‘0 8
100 nm
d il a to n
m oduli
K a p n e r ‘0 7
λ
G. Cantatore - CdS INFN 10/7/2018 5
Attività correnti
• Acquistate dalla ditta Norcada membrane di test e
membrane sorgenti non assemblate per poter
eseguire le prove iniziali di montaggio e lettura
(acquisto finanziato dalla Comm.V)
• Realizzato un apparato di test nel laboratorio di
ottica di Trieste per la“lettura” delle membrane
- cavità risonante di Fabry-Perot in vuoto ad alta finesse eccitata da
un fascio laser a 1064 nm
- possibilità di montare le membrane in prova all’interno della cavità
- iniezione del laser in cavità effettuata a mezzo circolatore in fibra
ottica in modo da ridurre il numero dei componenti utilizzati
G. Cantatore - CdS INFN 10/7/2018 6
Prossime attività e prospettive
• Prossime attività
• caratterizzazione delle membrane di test: misura del fattore di
merito meccanico e della frequenza di risonanza
• prove di montaggio delle membrane di test e sorgente nella
configurazione DMIM (Double Membrane Interaction Monitor)
• Prospettive
• prove di lettura di un DMIM e misura della sensibilità
• relazione alla Commissione V
• eventuale richiesta di supporto per l’acquisto di DMIM
assemblati direttamente dalla ditta produttrice Norcada
G. Cantatore - CdS INFN 10/7/2018 7
E-LIBANS RESP. NAZ. MARCO COSTA (TO) RESP. LOC. GIANROSSANO GIANNINI ALTRE SEZIONI LNF, MI, TO 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 8
e-LiBaNS e-Linac Based Neutron Sources
Torino (4.0 FTE) Resp. Nazionale Marco Costa
Trieste (1.7 FTE) Resp. Loc. G. Giannini (0.5 FTE), K.Alikaniotis (1.0 FTE)
M. Vascotto (0.2 FTE), D. Treleani (0.0 FTE)
LNF (2.0 FTE) Resp. Loc. R. Bedogni
Milano (2.0 FTE) Resp. Loc. A. Pola (TOTALE Nazionale 9.7 FTE)
Il Dipartimento di Fisica Univ. di Torino ha installato in un
un bunker dedicato un acceleratore lineare Elekta Precise
SL 24 MV (e-linac ospedaliero usato e ricondizionato di
proprietà INFN)
e-LiBaNS sta realizzando e testando sorgenti di neutroni
basate sull’e-linac ospedaliero con flussi di n > 107 cm-2 s-1,
per applicazioni bio-mediche, spaziali, beni culturali.
Grazie ad un foto-convertitore passivo applicato
all’e-LINAC si ottongono campi di neutroni termici
intensi (~ 1E+7 cm-2s-1).
Il moderatore termico è gia’ installato a Torino.
Compiti del gruppo di TRIESTE:
- Operazione dei foto-convertitori in collaborazione col
gruppo di Torino
- Misure di campo neutronico con diagnostiche passive,
rivelatori a bolle e spettrodosimetro per neutroni
realizzato e testato a Trieste.
E-LIBANS (2016-18) sta raggiungendo gli obiettivi di
Trasformare un e-LINAC medico (presso DF UniTO) in una intensa sorgente di
neutroni termici ed epitermici con distribuzione spaziale uniforme e ridotto
campo gamma associato
- Cavità di irraggiamento modulabile (fino a 30 cm x 30 cm x 30 cm)
- Thermal neutron fluence rate fino a 2E+6 cm-2s-1
- Campo gamma ridotto e ben conosciuto (≈ 17 mGy/h at max neutron yield)
cavity
beamKEST RESP. NAZ. FRANCESCO BRUN (GRANT) RESP. LOC. FRANCESCO BRUN ALTRE SEZIONI PI 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 11
KEST (K-Edge Spectral µ-Tomography)
• Conventional X-ray imaging is based on energy-integrating detectors
• A polychromatic beam is used - absorption at all energies is recorded
• Contrast media are used
Digital Subtraction Angiography:
• an image before the injection is collected
• an image after the injection is collected
• the digital subtraction is performed
“high” image
“low” image
The idea behind the KEST project:
Since a conventional X-ray source outputs a polychromatic
spectrum, is it possible to perform single-shot K-Edge
Subtraction CT?
The key is a photon-counting detector with 2 thresholdsExperimental data
• Planar radiography example: KES with different HIGH image
Settings for Iodine detection:
• X-ray with W at 45 kV
• filtration of 1 mm of Al
• LOW threshold = 26 keV
• variable HIGH threshold
H2O
Ba I
K-edge = 37.4 keV K-edge = 33.2 keV
• Computed Tomography (CT) example:
low high KES
0.0Biomedical ex vivo application
Images at ID17 – ESRF (parallel monochr. beam, 62 µm voxel size):
• CT slice shown
• Breast tumor
implanted in a
mouse
• The tumor was
marked with Ba
nanoparticles 38.5 keV 36.5 keV KES
Images at our lab (cone beam, 50 µm voxel size):
Settings
• 50 kV + 1mm Al
• Thlow= 28 keV
• Thhigh=37.4 keV
High Low KESHALCORD RESP. NAZ. GIANROSSANO GIANNINI RESP. LOC. GIANROSSANO GIANNINI ALTRE SEZIONI TO 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 15
HALCORD (High Altitude and Latitude COsmic Rays Dosimetry)
Richiesta Prosecuzione nel 2019, per problemi documentati: inagibilita’
di un laboratorio d’alta quota (Chilecito, per incendio) e ritardi attivita’
Istituto Antartico Argentino per cambio presidenza e struttura.
Trieste (1.4 FTE)
Gianrossano Giannini (R.Naz., 0.5 FTE), [R.Cosm.,Dosimetria neutroni, Med.]
Mauro Messerotti (0.2 FTE), [Fisica Solare e Space Weather]
Alessandra Richetti (0.2 FTE), [Gestione dati, Montagna, Antartide]
Stefano Cirilli (0.5 FTE) [Dati Meteorologici, Montagna, Antartide]
Torino (1.0 FTE)
Silvia Ferrarese (R.Loc., 0.3 FTE), [Fisica dell’atmosfera]
Claudio Cassardo (0.3 FTE), [Fisica dell’atmosfera]
Silvia Teresa Vernetto (0.4 FTE), [R.Cosm. , Strumentazione]
Alba Zanini (0 FTE). [Dosimetria neutroni, Med., Mont., Antartide, Spazio]
Richieste di HALCORD Trieste per l’anno 2019
• Consumi 1 k€
• Missioni: Interno (3), Estero (5) 8 k€
Tot Trieste 9 k€
Nessuna richiesta di servizi di sezione (Uguali Richieste per Torino)Una delle attivita’ svolte:
collegamento dal Laboratorio Plateau Rosa
al Dipartimento di Fisica di Torino
via webcam+ ponte-radio + internetMPGD-NEXT RESP. NAZ. SILVIA DALLA TORRE RESP. LOC. SILVIA DALLA TORRE ALTRE SEZIONI BA, LNF, NA, RM3 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 18
MPGD_NEXT, reminder & perspectives
Progress in the field of MPGDs by selected topics
3-year project: 2016-2018
PI: S. Dalla Torre, INFN
TS
( > 2018 )
E
Novel MPGD architectures
Technical complements
MPGD_NEXT is extremely fertile:
NEW
All activities are generating
tasks with TS contribution
novel R&D and/or applications
1 y continuation within MPGD_NEXT
S. Dalla Torre - CdS - TS, 10/7/2018 MPGD_NEXT 19MPGD_NEXT, tasks 4
Previous activity, reminder: MPGD_NEXT-task4 ends in 2018
• Discharge studies in THGEMs and in MM The results will be used within the
• Positive qualification of PERMAGLASS as alternative material for THGEMs R&D for EIC ( see EIC_NET.DTZ)
THGEM by ARLON CONCLUSIVE EXERCISE
• (in comparison with standard FR4)
Analogous performance for
• Test beam study of a large-size prototype of the
complete (3-layer) detector: October 2018
• Drift scan
• Induction scan • Active area : 30 x 30 cm2
• Gain • Studied with lab tests:
• Resolution • Drift field
• Transfer field
THGEM gain
• Induction field
BUT
• gain
• Remarkably different gain
• IBF
vs time evolution (ARLON takes longer IBF MM gain
to reach the asymptote)
• After irradiation, extremely long
recovery time for ARLON:
Several months instead of 2-3 d
On the base of long-term exploration ARLON rejected as material for THGEM TEST BEAM
By product: a clear methodology for the validation of THGEM material established
preparation advanced
Test beam setup
S. Dalla Torre - CdS - TS, 10/7/2018 MPGD_NEXT 20MPGD_NEXT, tasks 6
Goal: Developments using SOC Zynq:
• design and prototyping of a MPGD- • Full control of the FMC-ADC-500 acquisition board
dedicated HV system • Hardware control of the PMOD DAC 16 Bit
MAX5216 Maxim to pilote the DC-DC converter ISEG
• matching all specific MPGD requirements BP040105n12
(several not matched in commercial • Communication with the PS part (ARM Processor) of
devices) the Zynq SoC
software
• In particular: • Communication Software written
• true real-time monitoring of the V, I • Histogram generation using the Communication
• use of local intelligence (feedback Block memory
protocols) • GUI in PYTHON-QT using only open-source libraries
• Miniaturized supply units @ detector, • Pico Ammiter: PCB design and realization (interface
even inside detector with the
• Applications: FMC-ADC-500 board) ADC board
• MPGD R&D and characterization studies hardware • complete setup assembled
• large-scale MPGD systems and tested
1y extension motived by: MPGD_NEXT-task6, next step
• Increased performance goals (resulting reachable The multichannel system (10 ch.s)
during the development)
• Some discontinuities in the manpower availability
S. Dalla Torre - CdS - TS, 10/7/2018 MPGD_NEXT 21EXPLORATORY EXERCISE
IF positive indications new project to be
established
MPGD_NEXT, tasks 7
These studies also take advantage of
NEMEIDE heritage • Preliminary exercises (no resources)
6 small-size THGEMs ( 30 x 30 mm2 ) fully characterized before and after coating with ND powder &
• Starting point
•
Hydrogenated ND (HND) powder:
47 % (!)
• ND : systematically higher gain
ND
L.Velardi, A.Valentini, G.Cicala, Diamond & Related Materials 76 (2017) 1
• HND : systematically lower breakdown
HV, morphology ? after coating
ND coating, HND
no large grain coating,
observed presence
of large
grains
before coating
Magnification: x
20
Already indications for future explorative studies
2019 activity (basic set of studies):
• Further test of ND powders (with / w-o H): measuring QE, Raman spectroscopy, TEM (BA)
NEW : • to understand the indication of the first tests TS
Photocatodes: diamon film obtained with Spray • to compare the QE of photocathode samples in vacuum and in different gaseous atmospheres;
Technique making use of NC powder • to realize a photon detector prototype with a photocathode using as substrate a THGEM and to characterize it.
Spray technique: T ~ 120°C (instead of
>800° as in standard techniques)
S. Dalla Torre - CdS - TS, 10/7/2018 MPGD_NEXT 22MPGD_NEXT, TS - RICHIESTE
Solo per i task 6 & 7
(il task 4 si conclude nel 2018)
richieste finanziarie:
consumi: 35.5 k€
missioni: 5. k€
personale afferente
6 persone (3 strutturati)
1.1 FTE (0.5 strutturati)
richieste servizi
lab. El. & Riv. 9 mu (task 6, 7; specifico: disegno PCB per alta frequenza)
off. Mecc. 3 mu (prevalentemente task 7)
S. Dalla Torre - CdS - TS, 10/7/2018 MPGD_NEXT 23REDSOX2 RESP. NAZ. ANDREA VACCHI RESP. LOC. GIANLUIGI ZAMPA ALTRE SEZIONI BA, BO, CA, CT, GE, GSGC, PI 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 24
REDSOX2 (chiede prolungamento)
Linea di ricerca: sviluppi tecnologici su camere a deriva di silicio di grande superficie
ed elettronica integrata a basso rumore per spettroscopia ed imaging di X-ray.
Applicazioni nei campi di
Advanced Light Sources (TwinMic ad Elettra e linee XAFS ad Elettra e SESAME)
astrofisica X e γ in missioni ASI (HERMES), ESA (ASTROGAM, THESEUS, PANGEA), NASA (LOFT-Probe), Cina (eXTP, Einstein Probe), Russia
(MVN-N2)
Beni Culturali
collaborazione diretta con altri esperimenti come FLARES e FAMU (FAMU CSN3)
nanotecnologie?
Sezioni partecipanti: TS, TIFPA, BO (con IASF-BO), ROMA2 (IAPS-ROMA), MI (Politecnico), PV (UniPV), Fi (dotazioni)
Collaborazioni: FBK (Trento), Sincrotrone Trieste, LABEC, EuroFEL
Durata progetto: 2016-2018
Responsabile nazionale: A. Vacchi
Responsabile locale: G. Zampa
REDSOX2 – Pixel Drift Detector (PixDD) highlights
Light curve Pixel dimension
characterization
Pixel effective size
• Border pixels are only few % smaller than core pixels, the inefficiency can be
eliminated with adapted biasing
• Device simulations are in very good agreement with experimental measurements
• A 16×8 matrix and its ASIC front-end electronics available in SeptemberREDSOX2 – Fluorescence detector the TwinMic beamline Full system tested in December 2017 • Energy resolution equal or better than the standard system • Sensitivity down to C fluorescence (280 eV) • Need to improve background at low energy • Topography analysis of the sample is possible • Next steps: engineering of the system
REDSOX2 – Fluorescence detector for Sesame & Elettra XAFS beamlines
First results from the XAFS fluorescence detector
• Detector integrated in parasitic mode on Elettra beamline
• Calibration of the detector with ad-hoc samples prepared
by Elettra colleagues
• The Sesame detector is able to function up to 8 MCPS,
while the Ketek saturates at about 50 kCPS
• Better energy resolution than the Ketek (≈ 150 eV vs ≈ 170
eV FWHM) with moderate cooling (+10 °C)
• New SDDs with optimized effective area (patent pending)
have been produced and will be integrated soon
• Detector delivered to Sesame in October
Br_KaREDSOX2: collaboratori locali e richieste ai servizi della sezione 2019
Strutturati: Nome Istituto FTE
Bonvicini Valter INFN 30%
Cautero Giuseppe Elettra 20%
Cicuttin Andres ICTP 20% Servizio elettronica e rivelatori: 4 mesi uomo
Crespo Maria Liz ICTP 20%
Gianoncelli Alessandra Elettra 10% • misure dei rivelatori e delle strutture di silicio dei
Giuressi Dario Elettra 20% nuovi run in camera pulita (Orzan)
Grisonich Riccardo Elettra 20% • disegno circuiti stampati di test per i nuovi rivelatori
Menk Ralf Hendrik Elettra 10% e test funzionali degli stessi
Michelini Marisa UniUD 20%
Olivi Luca Elettra 10%
Servizio officina meccanica: 1 mese uomo
Rachevski Alexandre INFN 40%
Sergo Rudi Elettra 10%
Vacchi Andrea INFN 15% • disegno e realizzazione degli assemblaggi
Zampa Gianluigi INFN 50% meccanici per il rivelatori di Elettra
TOTALE 2.95 FTE
Servizio alte tecnologie: 4 mesi uomo
Non strutturati: Nome Istituto FTE
Bufon Jernej Elettra ??% • simulazione e design rivelatori, progettazione
Schillani Stefano Elettra ??%
filtraggio digitale (N. Zampa)
Cirrincione Daniela Dott. UniUD 35%
Mannatunga Kasun Sameera Dott. ICTP 50%
TOTALE 0.85 FTE
Associazione senior: Nome Istituto FTE
Bosisio Luciano 0% (60%)
TOTALE 4.4 FTE
REDSOX2: richieste finanziarie 2019
Missioni: 4 k€ (riunioni di collaborazione a Bologna)
Manutenzione Licenze software: 3 k€ (contributo manutenzione licenze Sentaurus TCAD e Cadence IC package)
Trasporti: 1 k€ (spedizione prototipi alle altre sedi)SYRMA-3D RESP. NAZ. RENATA LONGO RESP. LOC. RENATA LONGO ALTRE SEZIONI FE, PI, CA/SS, NA 10/7/2017 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 29
SYRMA-3D
Phase-contrast Breast-CT: studio clinico
Elementi caratterizzanti del progetto:
Detector photon counting Pixirad-8
Acquisizioni in contrasto di fase e processing avanzato
◦ Phase retrieval, algoritmi iterativi
Studio clinico originale
◦ Non e’ un “proof-of-principle”
◦ Progetto interdisciplinare
◦ Procedure originali da sviluppare (protocollo di acquisizione,
controlli di qualita’)
10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 30Status
Recenti risultati richiedono la modifica della stazione radiologica
per ottimizzare il rapporto segnale/rumore (SNR).
Si chiede un anno di prolungamento per la realizzazione di tale
modifica e del nuovo sistema di controllo dell’esame tomografico.
9m 3m 1.6 m
The higher the propagation distance the better the image
10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 31Anagrafica e richieste
Persone Richieste
Fulvia Arfelli 30% • Missioni 5 Keuro
• Consumo 5 Keuro
Luca Brombal 80%
• Licenze 1 keuro
Sandro Donato 100%
Christian Fedon 50% Servizi
Renata Longo 70% • 2.5 mese/uomo meccanica
Luigi Rigon 40% • 0.5 mese/uomo elettronica
10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 32Nuove proposte 2019 ANET ◦ Resp. Naz. Marco Costa (TO) ◦ Resp. Loc. Gianrossano Giannini ◦ Partecipano: LNF, MI, PV, TO, TS ◦ Presentazione di Gianrossano Giannini KISS ◦ Resp. Naz. Pasquale Delogu (PI) ◦ Resp. Loc.: Fulvia Arfelli ◦ Partecipano: CA, PI, TS ◦ Presentazione di Fulvia Arfelli 10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 33
Gruppo V
Richieste finanziarie (k€) 2019
Miss Cons Invent Lic SW Trasp App Sp Serv Totale
KEST 1 1
HALCORD 8 1 9
MPGD-NEXT 5 35.5 40.5
REDSOX2 4 3 1 8
SYRMA-3D 5 5 1 11
ANET 6 6 12
KISS 3 5 15 45 68
Totale 32 52.5 15 4 1 45 149.5
Totale 2018 48 41 6 4 1 125
10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 34Gruppo V
Ricercatori (FTE) e Servizi (m.u.) 2019
Ric Strutt Ric NON Strutt Mecc. Elett. Alte tec.
KEST 2 (0.3) 1 (1.0)
HALCORD 2 (0.7) 2 (0.7)
MPGD-NEXT 3 (0.5) 3 (0.6) 3 9
REDSOX2 14 (2.95) 4 (0.85+) 1 4 4
SYRMA-3D 3 (1.4) 3 (2.3) 2.5 0.5
ANET 2 (0.7) 1 (0.3)
KISS 4 (1.2) 1 (0.2) 1 0.5
Totale 30 (7.75) 15 (5.95+) 7.5 14 4
Totale 2018 30 (10.35) 16 (8.35) 7 17.5 4
10/7/2018 LUIGI RIGON – CONSIGLIO DI SEZIONE INFN TRIESTE 35Puoi anche leggere
