Quality test and construction of the prototype SiPM optical readout plane for the ePIC-dRICH detector at the EIC

L’Electron-Ion Collider (EIC) è un acceleratore di particelle in fase di realizzazione presso i laboratori nazionali di Brookhaven negli USA e permetterà di approfondire le nostre conoscenze sulla natura dell’interazione forte e sulla struttura nucleare, analizzando collisioni di elettroni con nuclei e protoni. Presso EIC l’esperimento ePIC prevede un sistema di identificazione di particelle, per il quale è previsto l’utilizzo nella regione in avanti di un rivelatore dual-radiator RICH. Quest’ultimo prevede l’impiego di due radiatori, in modo tale da coprire un intervallo di impulsi ampio, e l’integrazione di fotorivelatori per rivelare l’emissione di luce Cherenkov per risalire alla massa delle particelle. I fotorivelatori previsti sono i sensori al silicio SiPM. L’obbiettivo di questo lavoro di tesi è stata la preparazione, la caratterizzazione, lo studio delle prestazioni e la messa in funzione di un prototipo del rivelatore dRICH per il test beam svolto a Maggio 2024. In particolare l’attività si concentra sui test di verifica della performance dei sistemi di controllo, quali i termistori NTC (Negative Temperature Coefficient), che tramite una resistenza variabile misurano la temperatura dei fotorivelatori, del corretto funzionamento di tutti i più di 2000 canali SiPM tramite una misura del loro Dark Count Rate, della verifica delle prestazioni termiche del sistema di raffreddamento, basato su componenti termoelettrici e sul processo di assemblaggio e test di comunicazione finale del prototipo costruito. I test svolti hanno evidenziato che tutti i singoli componenti del rivelatore funzionavano correttamente entro i requisiti e comunicavano tra loro in modo ottimale, permettendo una buona riuscita del test beam.