Sviluppo di un sistema di posizionamento micrometrico per applicazioni con fasci di particelle

La complessità crescente della ricerca scientifica ha indotto i ricercatori a progettare sistemi di rivelazione sempre più raffinati, capaci di identificare e caratterizzare in modo completo i prodotti delle reazioni nucleari.
Metodi di identificazione comunemente usati si basano sull’utilizzo della tecnica ΔE-E, che fa uso di due rivelatori posti in successione lungo la traiettoria delle particelle (in una configurazione chiamata telescopio).
La ricerca odierna ha permesso di sfruttare le proprietà di questo tipo di rivelatori di particelle e progettare particolari package modulari, con particolare geometria dell’area attiva, che permettono il loro utilizzo come rivelatori di particelle sensibili alla posizione spaziale seguendo un sistema di riferimento cartesiano X-Y.

L’obiettivo di questo lavoro di tesi - maturato dal candidato durante il periodo di tirocinio didattico (Maggio - Dicembre 2006) svolto presso i Laboratori Nazionali del Sud, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - consiste nella progettazione di un software per posizionare con precisione micrometrica tali rivelatori sotto un fascio di particelle accelerate, in modo da poter studiare i segnali in uscita dai dispositivi, per caratterizzarne risoluzione spaziale e rendimento.

L’esigenza di un sistema altamente accurato deriva dalle esigue dimensioni delle zone attive del rivelatore: ogni singola strip del rivelatore ha infatti dimensioni inferiori al millimetro e il corretto posizionamento del fascio in un dato punto prestabilito al suo interno ricopre quindi un’esigenza di rilevante importanza.
Per venire incontro a tali esigenze di precisione si è dovuto operare con un sistema assemblato ad hoc per la misura da svolgere, utilizzando strumenti che permettessero di avere una accuratezza di uguale ordine di grandezza agli spostamenti micrometrici comandati dall’operatore.
A tale scopo sono stati utilizzati un set di piastre a scorrimento traslatorio, utilizzate abitualmente per applicazioni di tipo ottico, movimentate da attuatori lineari DC ad alta precisione e ripetibilità negli spostamenti. Gli attuatori, gestiti per mezzo di un controllore, sono stati poi direttamente comandati da un Personal Computer su cui venivano impostate traiettorie e percorsi di esplorazione del fascio incidente sulla superficie del rivelatore.