Ottimizzazione del sistema ottico del rivelatore RIPTIDE: simulazioni Monte Carlo e validazione sperimentale

RIPTIDE è un rivelatore di neutroni veloci basato sulla diffusione elastica neutrone-protone, che ricostruisce le tracce del protone di rinculo in uno scintillatore plastico tramite un sistema ottico a doppia lente, un intensificatore MCP e una camera CMOS veloce. Le prestazioni del rivelatore dipendono criticamente dalla configurazione geometrica delle lenti, che determina efficienza di raccolta fotonica, qualità dell'immagine, profondità di campo e magnificazione. Questo lavoro presenta l'ottimizzazione del sistema ottico tramite simulazione Monte Carlo Geant4. Un primo studio su griglia sistematica seleziona la tipologia di lenti in base all'efficienza geometrica. Il sistema viene poi caratterizzato in modalità di fuoco mobile: per ciascuna configurazione candidata si determina il piano di fuoco, la funzione di qualità ottica legato alle tracce ricostruite, la profondità di campo e la magnificazione. Le quattro metriche sono infine combinate in un'analisi multi-obiettivo di Pareto per identificare la configurazione ottimale, in funzione delle priorità relative attribuite alle diverse metriche. Tre esperimenti di validazione con sorgenti LED e laser confermano qualitativamente il comportamento previsto dalla simulazione per efficienza, profondità di campo e qualità ottica. Nello scenario di riferimento a pesi bilanciati tra le quattro metriche, la configurazione raccomandata resta robusta al variare delle priorità relative attribuite alle metriche.