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Oggetto:
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Rivelatori di particelle

Oggetto:

Particle Detectors

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1462
Docenti
Prof. Martino Gagliardi (Titolare del corso)
Prof. Ermanno Vercellin (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Biomedica
008510-106 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Sub-nucleare
008510-107 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Teorica
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/04 - fisica nucleare e subnucleare
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Non sono richiesti specifici prerequisiti
No specific prerequisites required
Propedeutico a
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Presentare i meccanismi fisici alla base dell'interazione radiazione materia e le loro implicazioni riguardanti le tecniche di rivelazione e le applicazioni. Fornire un quadro dei principali tipi di rivelatori, del loro utilizzo e delle loro prestazioni.

To present the physical mechanisms at the base of the interaction radiation-matter and their implications, concerning detection techniques and the applications. To give an framework on the main types of detectors, on their use and on their performances.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza dei vari aspetti dell'interazione radiazione-materia; conoscenza dei principali tipi di rivelatori e dei loro principii di funzionamento, utilizzazioni e prestazioni tipiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Capacità di applicare le conoscenze acquisite a casi semplici, in particolare per quanto riguarda la stima degli ordini di grandezza in gioco.

Knowledge and understanding:

Knowledge on the various aspects of the interaction radiation-matter; Knowledge of the main types of detectors, their working principles, their typical application and performances.

 

Application of knowledge and understanding

Application of the above knowledge to simple cases involving detectors; in particular, ability to evaluate the orders of magnitude at play.

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Programma

Perdita di energia delle particelle cariche per ionizzazione ed eccitazione, produzione di coppie e produzione di fotoni; valori medi e distribuzioni, distribuzione di Landau; produzione di raggi delta.
Interazione con i nuclei, diffusione multipla; perdita di energia degli elettroni, Bremsstrahlung. Range delle particelle, curva di Bragg, Straggling.
Effetto Cerenkov. Interazione di fotoni, effetti fotoelettrico, Compton, creazione di coppie; interazione dei neutroni termici e di bassa energia. Interazione degli adroni, sciami elettromagnetici, sciamo adronici, radiazione di transizione, dose e sua misura.Caratteristiche dei rivelatori: tempo di risposta, risoluzione in posizione ed in energia; tempo morto. Segnale indotto da cariche in movimento; teorema di Shockley-Ramo. Rivelatori a gas; moto delle cariche in assenza e in presenza di campo elettrico e magnetico; diffusione. Ricombinazione.Moltiplicazione. Valanghe. Streamer. Camere a ionizzazione; contatori cilindrici proporzionali .Camere a multifili MWPC, camere a deriva, camere a tracciamento TPC. Rivelatori a gas in regime streamer. Contatori a Scintillazione; scintillatori; fotorivelatori; contatori Cerenkov; RICH.  Rivelatori di transizione.  Rivelatori a semiconduttore; rivelatori a microstrip ed a deriva. Calorimetri elettromagnetici; calorimetri adronici. Spettrometri magnetici. Identificazione di particelle.

Charged particle energy loss through ionization and excitation, pair production and photon production; average values and distributions, Landau distribution; delta ray production. Interaction with nuclei, multiple diffusion; electron energy loss, Bremsstrahlung. Particle range, Bragg curve, Straggling. Cerenkov effect. Photon interaction, photoelectric effect, Compton effect, pair production; interaction of thermal low energy neutrons. Hadron interaction, electromagnetic showers, hadronic showers, transition radiation, dose and its measurement.

General detector properties: efficiency, energy and position resolution, dead time. Signal induced by a moving charge; the Shockley-Ramo theorem. Gas detectors: motion of charged particles in gas without electric field (diffusion) and with electric field (drift velocity). Ionization chambers, MWPCs, planar drift chambers and TPCs. Gaseous detectors i the streamer regime. Scintillators, photodetectors. Cerenkov detectors and transition radiation detectors. Solid state detectors. EM and hadronic calorimeters. Magnetic spectrometers. Particle identification.

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Modalità di insegnamento

Modalità ibrida (in presenza e online tramite Webex).

Collegamento riunione Webex:
https://unito.webex.com/meet/ermanno.vercellin (prima parte - Prof. Vercellin)
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=mce059dc594e7d144aeea45a7585c5ee6 (seconda parte - Prof. Gagliardi)

Le videoregistrazioni delle lezioni saranno rese disponibili qui:
- https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=1338 (AA 2020/21)
- https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=2369 (AA 2021/22)

 

Hybrid mode (in person and over Webex).



Webex meeting URL:
https://unito.webex.com/meet/ermanno.vercellin (part 1 - Prof. Vercellin)
https://unito.webex.com/unito/j.php?MTID=mce059dc594e7d144aeea45a7585c5ee6 (part 2 - Prof. Gagliardi)

Video-recorded lectures will be available here:
- https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=1338 (AA 2020/21)
- https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/view.php?id=2369 (AA 2021/22) (AA 2021/22)

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova orale. Nella prova orale, della durata tipica di 40-50 minuti, viene chiesto di rispondere ad alcuni quesiti, di cui almeno uno riguarderà l'interazione radiazione-materia e almeno uno le tecniche di rivelazione.

The final examination will verify the achievement of the expected learning outcome and skills by means of an oral exam. During the oral examination, which typically lasts 40-50 minutes, the student will be asked to reply a few questions, which will concern both the interaction of radiation with matter and the particle detection techniques.

Oggetto:

Attività di supporto

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

G.F. Knoll "Radiation Detection and measurement", John Wiley & Sons, 2000.

T. Ferbel "Experimental techniques in high energy physics",Addison-Wesley Ed. 1987.

F. Sauli "Gaseous Radiation Detectors - Fundamentals and Applications", Cambridge University Press, 2014

Dispense del corso redatte dal prof. E. Chiavassa.

G.F. Knoll "Radiation Detection and measurement", John Wiley & Sons, 2000.

T. Ferbel "Experimental techniques in high energy physics",Addison-Wesley Ed. 1987.

F. Sauli "Gaseous Radiation Detectors - Fundamentals and Applications", Cambridge University Press, 2014

Lecture notes edited by prof. E. Chiavassa.



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Note

Modalità di frequenza: frequenza fortemente consigliata. Nessuna propedeuticità obbligatoria.

Attendance modality: attendance strongly reccomended. No mandatory prerequisites needed.

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Martedì14:00 - 16:00Aula Wick Dipartimento di Fisica
Venerdì14:00 - 16:00Aula Wick Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 30/09/2022 al 13/01/2023

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 24/05/2022 15:26
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