Stato del progetto RPC di Atlas

Riunione della CSN1 INFNRoma 6/4/2004

R. Santonico

26/04/2004

•Stato del progetto•Il sistema di potenza•Risultati ai test beam X5 e H8•Programma di integrazione RPC/MDT a BB5•Proposta di aumento di copertura del rivelatore di trigger

nella regione dei piedi del magnete

36/04/2004

Stato della Produzione

Il layout Q prevede:• 930 unità standard

– 32 unità con buchi per l’allineamento– 14 unità BOS-S1 – 72 unità BMS-S2 – 24 unità BMS-S3 – 16 unità BMLG – ( 28 unità standard per il raddoppio nei piedi

del magnete)– 1088 (+28) unità totali

“speciali”

46/04/2004

Stato della Produzione (27/2/04)

0

200

400

600

800

1000

01/05/02 01/11/02 01/05/03 01/11/03 01/05/04 01/11/04

unit

à RPC

56/04/2004

Stato della Produzione (5/3/04)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

BML all BMS all BOS all BOL all

units done

units layout

% units done

88%

46%

13% 11%

66/04/2004

Stato della Produzione: Volumi di gas

90%

62%

70%

32%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Tutti i tipi (3376)

% prodotte

% testate

% accettate

% certificate con R.C.

al 11.03.2004

76/04/2004

Stato della Produzione: Pannelli lettura

al 11.03.2004

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Tutti i tipi

% prodotte

% nel database

77%

65%

86/04/2004

0

100

200

300

400

BML BMS BOS BOL

layout

delivered

used

Stato della Produzione:

al 5.03.2004

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 2 3

100%

ALL

Pannelli di supporto

0%

80%

60%

40%

20%

69%

48%

96/04/2004

Sommario della Produzione al 12.03.2004

• 471 [50.6%] unità standard prodotte a LE (+47 di pre-produzione) • 404 [43.4%] spedite a NA per il test • 370 [39.8%] testate a NA (453 test effettuati)• 317 [34. 1%] accettate• 216 al CERN (4 a X5/GIF)• 8 a Frascati (cablaggi e integrazione)• 53 [14.3%] sospese (da riparare a NA o LE)

930 standard, 32 con buchi, 126 speciali, 28 raddoppio nei piedi(1116 totali)

106/04/2004

Camere speciali e Meccanica associata

• 12 unità BMSE6 con due buchi di allineamento• 4 unità BMSD1 con cutout• 12 unità BOSB6 con buco• 4 unità BOGA8 con buco• 16 unità BML-G • 14 unità BOS-S1 (nuovo standard BOS-D*)• 72 unità BMS-S2 • 24 unità BMS-S3

• Meccanica di supporto per BML-G e per BMS-S2/S3

• Strutture di trasporto statiche e dinamiche

(standard per BML-G, nuove per BMS-S2/S3)

116/04/2004

12 unità BOSB6 con buco

126/04/2004

S2/S3

136/04/2004

S2 e S3 localizzate nelle costole del magnete

X12

146/04/2004

S2 S3componenti interne

156/04/2004

Sommario cosmic rays test stand di Napoli

166/04/2004

Lecce Cosmic Rays Test Stand

preBOS16

preBOS14

preBOS21

preBOS20

Trigger chambers (BOSB) and first BMSE quadruplet in place

BMSE017-020

176/04/2004

20-07-2003

Cosmic Rays Event Display

186/04/2004

Radiografia ad alta statistica (20 ore @ 20 Hz)

196/04/2004

Stato dell’elettronica di front end degli RPC

• Nel mese di gennaio 04 sono stati consegnati da Intel (che ha incorporato Giga vincitrice della gara) 24 wafer che, oltre ad avere uno yeld di fonderia minore del previsto, contengono alcune migliaia di dies danneggiati nella fase di taglio.

• Una estrapolazione abbastanza accurata mostra che per arrivare alla fine della produzione avremo bisogno di ordinare ancora circa 6000 Circ Int

• L’ordine avrà bisogno di una reingegnerizzazione del circuito perchè TriQuint, la fonderia responsabile della produzione dei wafer, ha nel frattempo migliorato la tecnologia (2 3 strati metallici)

206/04/2004

Stato dell’elettronica di front end degli RPC 2

•E’ in corso una trattativa con Intel per garantirci le condizioni più vantaggiose per la reingegnerizzazione e per ottenere I wafers ancora necessari in tempo utile per non rallentare il programma di produzione degli RPC

• L’offerta sarà disponibile in tempi brevi e certamente prima della prossima riunione del gruppo I.

216/04/2004

1. Wafers consegnati da Intel (mediamente con 1500 dies ) 56 • Wafers totalmente o quasi (>80%) danneggiati: 8• Wafers parzialmente danneggiati (circa 60%) 3 • Wafer “standard” 45• Totale dies ottenibili dai 45+3 wafers 69 300• Inefficienze di processo• a- Yeld di fonderia (DC test Intel) -27.2% 50 450• b- Perdite medie di taglio (-5.2% concentrate • sul campione Globetronics) 47 877• c- Scarto di manipolazione a Microtel - 1.5% 47 159• d- Scarto DC test Microtel - 5.0% 44 729• Dies gia montati su scheda da Microtel al netto tagli a…d 34 071• Scarto AC test su scheda a Roma2 (almeno un canale morto) -4 330• Sospensione AC test (almeno un canale fuori specifica) -1 200• Scarto globale AC test Roma2 16.2 %

• Schede OK 28 541

226/04/2004

• Totale dies ancora disponibili in Microtel al netto dei Tagli a…d 10 658• - scarto AC test 16.2% - 1 726• Schede OK ancora ottenibili con I wafer gia consegnati 8 932• Schede ottenibili con 4 wafer standard ancora da consegnare 3 258• Totale schede OK aspettate 40 731• Totale previsto per Atlas con il lay out attuale 47 015• Schede mancanti alla fine 6 284

236/04/2004

Sistema di potenza e DCS relativo•Realizzato il pannello di distribuzione della bassa tensione

sul rivelatore che include anche la tensione relativa al trigger•Realizzato il distributore di alta tensione sul rivelatore•Le soluzioni proposte sono state provate sia ai LNF che a

BB5•Il sistema discusso coi referee prevede la segmentazione

1:16 sugli alimentatori sia di bassa che di alta tensione dimezzando il numero di canali di potenza del progetto iniziale

•Nel caso della bassa tensione si viola la regola “servizi indipendenti su ciascun layer di rivelatore”

•Per il resto degli alimentatori proponiamo uno staging da ridiscutere non prima del 2007 e alla luce dell’esperienza che avremo maturato sul sistema attuale

246/04/2004

Stato del test a X5 (1)

• Livello di invecchiamento raggiunto circa 6 anni Atlas equivalenti, da completare fino a 10 anni (>>> carica integrata 0.3 C/cm2 incluso un fattore di sicurezza 5).

• Monitor di invecchiamento attraverso misure di corrente, rumore ed efficienza misurata con un trigger di raggi cosmici nel periodo di shutdown e con il fascio di muoni nel periodo (10 maggio-30ottobre 2004) in cui questo è disponibile.

• Prevista una misura di efficienza alla partenza del fascio ed almeno un’altra alla fine del test di invecchiamento.

• Il limite di 10 anni ATLAS dovrebbe essere raggiunto nel settembre –ottobre 2004 (risorse della GIF ripartite tra vari utenti).

256/04/2004

X5 (2): gas a ciclo chiuso

• Completare il parallelo test di invecchiamento con gas a ciclo chiuso utilizzando il sistema realizzato in collaborazione col cern.

• Il sistema, in funzione dalla fine di giugno 2003, alimenta due delle tre camere sotto test (>>4 layer di rivelatore provati a circuito chiuso e due, per confronto, a circuito aperto).

• Da ottobre 03 la percentuale di gas ricircolato e’ circa il 90% e va portata al 95%.

• Studiare la funzionalita’ del sistema di ricircolo insieme all’ageing delle camere ricircolate per minimizzare i costi di gas riducendo in modo bilanciato sia il flusso di gas fresco che il costo del filtraggio.

266/04/2004

Resistivity evolution

0

50

100

150

200

250

300

350

400

11/10/2002 19/01/2003 29/04/2003 07/08/2003 15/11/2003 23/02/2004

rho

(G

Oh

m c

m)

a 20

°C

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Inte

gra

ted

Ch

arg

e (

mC

/cm

^2

)

gap 1 Argongap 2 Argongap 3 Argongap 4 Argongap 5 Argongap 6 ArgonGap1 eff. plateauGap2 eff. plateauGap3 eff. plateauGap4 eff. plateauGap5 eff. plateauGap6 eff. plateaumC/cm^2RH

ext RH control

276/04/2004

Comparison of up and down gas vol Nov 03 –Jan 04

• Layer nr gas vol up gas vol down

Ro Gohm * cm 1 168 410 2 82 340 3 43 230 4 38 270 5 36 180 6 41 240• Layer nr gas vol up gas vol down Ro Gohm * cm 1 n.a. 250 2 71 231 3 42 166 4 38 186 5 35 139 6 55 164

286/04/2004

Working current evolution

0

5

10

15

20

25

30

35

40

10/11/02 30/12/02 18/2/03 9/4/03 29/5/03 18/7/03 6/9/03 26/10/03 15/12/03 3/2/04

Cu

rren

t (m

icro

A)

5

10

15

20

25

30

gap 1

gap 2

gap 3

gap 4

gap 5

gap 6

T

296/04/2004

F- production rate measurement

out

Recirculation out

F- readout

Gas rack

Target 50%H2O+ 50%TISAB

306/04/2004

F- cumulatives for different source rates at fixed voltage

y = 0.02537x + 0.65673

y = 0.0029x + 1.385

y = 0.0198x + 0.607

y = 0.015x + 1.2957

y = 0.0115x + 1.4417

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0 20 40 60 80

time (x2 minutes)

[F-]

mic

ro M

ol/

20

ml

S=2

S=5

S=10

S=20

S=10000

316/04/2004

Test ad H8 (1)

• E’ un test di un sistema integrato che include camere di trigger, elettronica di trigger e camere di tracciamento

• Nel 2003 si sono provati RPC con cablaggi incompleti, limitati alla zona interessata dal fascio e ancora in fase di ottimizzazione

• I risultati sono comunque di grande interesse per verificare il comportamento del rivelatore e dell’elettronica

Cluster size vs

impact point

BOL gap 1(Matrix data)

The distribution returns the strip pitch.

HV = 9600 VVthr = 0.9 V

336/04/2004

HV scan:Cluster size = 2

...and the percentual of cluster with size 2 increases.

Vthr = 0.9 V

346/04/2004

H8 (2)

• Il test nel 2004 prevede i seguenti elementi di novità: • Nuovo cablaggio degli RPCs realizzato secondo lo schema finale,

messo a punto a Frascati, con cui saranno cablate le camere di Atlas• Nuove camere BOL con sbarre di rinforzo simili a quelle finali• Elettronica di trigger e readout completa• Schede finali per la distribuzione di HV, LV e DCS• Sistema finale per i moduli di HV,LV,DCS• Il test richiede la presenza di tutte le competenze della

collaborazione

356/04/2004

Integrazione a BB5 (1)

• Schema di cablaggio definito a Frascati su una stazione BML-D e provato con le scatole di trigger esistenti

• Prima superstazione BML-D (due stazioni RPC con la camera MDT nel mezzo) cablata a BB5.

• In corso ai LNF un test completo dell’elettronica di lettura-trigger sulla superstazione tipo BML-D. Questo permetterà di provare il trigger Low Pt

• Dettagli sul cablaggio specifico di altri tipi di camere da definire entro Aprile

366/04/2004

376/04/2004

386/04/2004

396/04/2004

406/04/2004

416/04/2004

BB5 (2)

• Produzione di massa a BB5 a partire dal 14/4

• L’integrazione, fino a Ottobre, non potrà includere le scatole di trigger che non saranno disponibili prima

• Fino a Giugno sarà disponibile un solo set di scatole di trigger che potranno essere usate come “jolly” da rimuovere alla fine di ogni montaggio per usarle nel seguente

426/04/2004

New RPC layout in Feet Sectors

Additional chambers in outer plane of BOF/BOG

436/04/2004

Geometrical Trigger Acceptances

COVERAGE BASELINE = 44.4 % COVERAGE PROPOSAL = 73.2 %

LPT Trigger Acceptances in BOF/BOG region, :[ 283o, 302o] :[0,1.05]

(deg

)

E

LEV

ATO

R

HO

LE

446/04/2004

Geometrical Trigger Acceptance

COVERAGE BASELINE = 38.2 % COVERAGE PROPOSAL = 66.9 %

HPT Trigger Acceptances in BOF/BOG region, :[ 283o, 302o] :[0,1.05]

(deg

)

456/04/2004

Table 1 Number, types and dimensions of the units to be added

8 BOS-A 3900 mm x 1200 mm

8 BOS-C 3900 mm x 960 mm

4 BOS-D* 3900 mm x 840 mm

8 BOS-E 3900 mm x 750 mm

Table 2 Comparison of the preset and new lay out coverage (in % of the full barrel coverage)

present lay out improved lay out gain Feet region 48.4 78.3 30.0Full barrel 82.6 85.8 3.2

466/04/2004

Impact on Physic Channels : W ’ Acceptance to W’(1TeV) (1 HPT Trigger required) as a function of the muon momentum resolution Pythia sample :[ 0o, 360o ] , :[ -1.05 , 1.05 ] (Barrel)

TYPICAL 3 - 4 % GAIN

476/04/2004

Seconda coordinata

•Riteniamo che i benefici più importanti dell’aumento di copertura riguardino la misura della coordinata nel piano “non bending”, che in Atlas è completamente affidata al rivelatore del trigger, e la rigezione del fondo

•Le tracce nell’angolo solido da potenziare non possono infatti essere ricostruite nella vista non bending avendo un solo punto misurato

•E’ in corso una simulazione accurata sull’argomento