- The FOOT experiment: Trigger and Data Acquisition (TDAQ) development and data analysis
- Ridolfi, Riccardo <1993>
Subject
- FIS/01 Fisica sperimentale
Description
- Hadrontherapy employs high-energy beams of charged particles (protons and heavier ions) to treat deep-seated tumours: these particles have a favourable depth-dose distribution in tissue characterized by a low dose in the entrance channel and a sharp maximum (Bragg peak) near the end of their path. In these treatments nuclear interactions have to be considered: beam particles can fragment in the human body releasing a non-zero dose beyond the Bragg peak while fragments of human body nuclei can modify the dose released in healthy tissues. These effects are still in question given the lack of interesting cross sections data. Also space radioprotection can profit by fragmentation cross section measurements: the interest in long-term manned space missions beyond Low Earth Orbit is growing in these years but it has to cope with major health risks due to space radiation. To this end, risk models are under study: however, huge gaps in fragmentation cross sections data are currently present preventing an accurate benchmark of deterministic and Monte Carlo codes. To fill these gaps in data, the FOOT (FragmentatiOn Of Target) experiment was proposed. It is composed by two independent and complementary setups, an Emulsion Cloud Chamber and an electronic setup composed by several subdetectors providing redundant measurements of kinematic properties of fragments produced in nuclear interactions between a beam and a target. FOOT aims to measure double differential cross sections both in angle and kinetic energy which is the most complete information to address existing questions. In this Ph.D. thesis, the development of the Trigger and Data Acquisition system for the FOOT electronic setup and a first analysis of 400 MeV/u 16O beam on Carbon target data acquired in July 2021 at GSI (Darmstadt, Germany) are presented. When possible, a comparison with other available measurements is also reported.
- L’adroterapia è una tecnica di radioterapia esterna nella quale vengono utilizzati fasci di ioni (protoni e ioni più pesanti) ad alta energia per il trattamento di tumori profondi: tali particelle hanno una distribuzione dose-profondità nel tessuto molto favorevole, caratterizzata da un basso rilascio di dose nel canale di entrata e un massimo pronunciato (picco di Bragg) vicino alla fine del loro percorso. In tali trattamenti devono essere prese in considerazione anche le interazioni nucleari: le particelle del fascio possono frammentare nel corpo umano rilasciando una dose non nulla oltre il picco di Bragg mentre i frammenti dei nuclei del paziente possono modificare la dose rilasciata nei tessuti sani. L’entità di tali effetti è attualmente oggetto di studio vista l’assenza di misure sulle sezioni d’urto di interesse. Anche il campo della radioprotezione spaziale può trarre benificio da queste misure poiché i rischi per la salute causati dalla radiazione spaziale rimangono un grande problema da affrontare: per questo motivo si studiano modelli di rischio che attualmente risentono della significativa mancanza di dati sulle sezioni d’urto. L’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) è composto da due apparati indipendenti e complementari, una Emulsion Cloud Chamber e un apparato elettronico composto da alcuni rivelatori che forniscono misure ridondanti delle quantità cinematiche dei frammenti nucleari prodotti dalle interazioni tra il fascio ed il bersaglio. FOOT ha l’obiettivo di misurare le sezioni d’urto differenziali sia in angolo che in energia cinetica, informazioni fondamentali per rispondere ai problemi aperti. In questa tesi sono presentati sia lo sviluppo del sistema di trigger e acquisizione dati (TDAQ) per l’apparato elettronico dell’esperimento sia una prima analisi dei dati del fascio di 16O a 400 MeV/u su un bersaglio di carbonio acquisiti a luglio 2021 presso il GSI (Darmstadt, Germania) oltre ad un confronto, quando possibile, con altre misure attualmente disponibili.
Date
- 2022-06-15
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-28472
Ridolfi, Riccardo (2022) The FOOT experiment: Trigger and Data Acquisition (TDAQ) development and data analysis, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Fisica