Signal Formation in the new Time Projection Chambers of the T2K Upgraded Experiment

The goal of the T2K experiment is to obtain new insights on the phenomena of neutrino oscillations. In order to improve the near detector of the experiment an upgrade is planned, with the addition, among other detectors, of two HA-TPCs (High Angle Time Projection Chambers). The use of MICROMEGAS with an additional resistive layer (ERAM) adds an effect of charge spread, enabling higher resolution for a fixed number of electronic channels and improved spark protection. The scope of this thesis is to gain a better understanding of the physics of charge spread and a detailed signal formation description. A finite element simulation is developed, allowing to validate analytical models of this phenomena. Moreover, the previously unaccounted for effect of the ion drift in the amplification gap is studied. A method exploiting a complete model of signal formation, together with the response of the electronic front-end, is proposed for the characterization of the acquired pad signals, serving as a starting point for future calibrations and analyses. Additionally, the installation and setup of the HA-TPC prototype for a test beam at the DESY laboratory in Hamburg is reported, together with the application of the aforementioned analysis method to the early data collected. L'obiettivo dell'esperimento T2K è l'avanzamento della comprensione del fenomeno delle oscillazioni dei neutrini. Per migliorare le caratteristiche del rivelatore vicino ne è stato pianificato un aggiornamento che prevede l'installazione, oltre ad altri rivelatori, di due camere a proiezione temporale ad alto angolo (HA-TPC). L'uso di MICROMEGAS con l'aggiunta di uno strato resistivo introduce un effetto di diffusione della carica che permette di ottenere una maggiore risoluzione, a parità di numero di canali di elettronica, migliorandone inoltre la protezione dalle scariche. La finalità di questa tesi è ottenere una più completa comprensione della fisica della diffusione della carica e descrivere dettagliatamente la formazione del segnale. Una simulazione agli elementi finiti è stata sviluppata, permettendo la validazione dei modelli analitici di questo fenomeno. In seguito è stato studiato l'effetto del moto di deriva degli ioni nello strato di amplificazione, finora mai considerato. È poi stato proposto un metodo che sfrutta un modello completo di formazione del segnale e della risposta dell'elettronica di front-end, utilizzabile per la caratterizzazione del segnale acquisito da ogni pad e che potrà servire come punto di partenza per future calibrazioni e analisi. In aggiunta si descrive la preparazione e l'installazione del prototipo della HA-TPC per un test beam ai laboratori di DESY, ad Amburgo. La procedura di analisi descritta precedentemente è stata poi applicata ai dati appena ottenuti