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Description
La relazione presenta i risultati di recenti test su fascio e raggi cosmici del fotomoltiplicatore gassoso (GasPM). Questo fotosensore combina un fotocatodo col meccanismo di moltiplicazione a valanga di una RPC, offrendo eccellente risoluzione in tempo e scalabilità a costi contenuti. Inoltre, quando combinato con un radiatore, il GasPM permette l’identificazione Cherenkov di particelle cariche con precisione ed efficienza vicina al 100%. Il GasPM ha applicazioni in vari ambiti HEP. Il nostro sviluppo mira a un upgrade del rivelatore Belle II per ridurre il fondo di fascio di fotoni fuori tempo che degrada le prestazioni del calorimetro elettromagnetico. Nel 2022, abbiamo ottenuto una risoluzione temporale sul singolo fotone di 25 ps, con guadagno 3.3 × 10⁶, usando un laser pulsato al picosecondo e un fotocatodo di esaboruro di lantanio (LaB₆). Un test del 2023 su fascio di elettroni focalizzato su una finestra di MgF₂ adiacente a un fotocatodo di CsI ha però mostrato un peggioramento a 70 ps.
Presentiamo gli studi atti a individuare e correggere le cause principali di questa degradazione in risoluzione temporale. Ci concentriamo primariamente sull’emissione di fotoni ultravioletti durante l’eccitazione e diseccitazione delle molecole del gas. Questa genera segnali secondari sovrapposti a quello primario che degradano la risoluzione temporale (photon feedback). Abbiamo concepito e eseguito un test su fascio migliorato che combina vari miglioramenti nella struttura del GasPM con un nuovo digitizzatore a 10 GSPS per discriminare segnali primari da secondari, sopprimendo così il photon feedback. Abbiamo anche fatto un test con raggi cosmici usando un fotocatodo LaB₆, che ha maggior resistenza del CsI alla deriva di ioni verso il fotocatodo (ion feedback) e all’esposizione all’aria, per testare l’efficienza quantica in vista dei prossimi test su fascio.