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Programma e richieste per il test beam di TOTEM

Enrico Robutti

INFN Genova

Riunione CSN1Roma, 16 Maggio 2006

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I rivelatori di TOTEM

~14 m

CMSCMST1:3.1 << 4.7

T2: 5.3 < < 6.5

10.5 m T1T1 T2T2

HF

Inelastic Telescopes:Inelastic Telescopes:

Roman Pots:Roman Pots: RP2RP2RP1RP1

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Test beam: “TOTEMino”

Il test beam che ci accingiamo a preparare sarà di fatto una facility a lunga durata, almeno fino alla fine dell'installazione dell'esperimento: tutti i rivelatori saranno assemblati e testati sul fascio prima di andare nella posizione finale. Non a caso l'impresa è stata battezzata "TOTEMino" ed è prevista nell'MoU.

La configurazione completa di TOTEMino prevede la presenza di rivelatori dei tre sottosistemi corrispondenti a mezzo telescopio (1/4 di TOTEM).

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T1 - CSC

5 piani; ogni semi-piano composto da 3 camere trapezoidali:–camere a fili a largo gap (1 cm) e dimensione variabile;

–lettura del segnale da fili e strisce catodiche orientate a ±60Pre-produzione avviata

–la produzione è affidata a PNPI, Russia;

–test sulle camere di pre-produzione prima di avviare la produzione di massa

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Modello completo di un telescopio

T2 - GEM

Produzione avviata:–2005: 2 camere costruite nel Helsinki,

1 al CERN e 2 a Pisa;

–2006: 5 camere prodotte a Helsinki e altre 5 in produzione

–componenti per altre 10 ordinati

10 piani, ognuno composto da due camere (quasi) semicircolari:

–tecnologia tripla GEM utilizzata da COMPASS;

–lettura segnali tramite strisce semicircolari e pad -

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Rivelatori elastici: Roman Pot

Produced at Vakuumpraha/PraguePer ogni braccio due vasi verticali e

uno orizzontale:–motori passo-passo indipendenti;

–BPM integrati

Primo RP prodotto; finestra sottile testata

Sistema di raffreddamento in progetto

124 mm50 mm

Thin Window

Ferrite

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Rivelatori elastici: sensori di silicio

planar technology with CTS(Current Terminating Structure)

Roman Pot Si Edgeless detector

planar with active edges(“planar/3D”)

47

m

10

m

66 μm pitch

dea

d a

rea

L’area insensibile ai bordi deve essere molto più stretta di quella ottenibile con le tecnologie “standard” (~1 mm)

–due tecnologie considerate: planari con CTS e planari/3D

40 rivelatori (CTS) rispondenti alle specifiche già consegnati

Fine produzione prevista per fine 2007

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Schema generale DAQ e trigger

CSC wires

Si strips

CSC strips

13 VFATs

GEM pads

GEM strips

_Inp 1-16_Inp 17-32

_Inp 33-48

_Inp 49-64

_Inp 65-80

_I2C

_Bias & Clk

_Outp 1-8

_Outp 9-16

_Pin 1

Coincidence chip

Pitch = 100 µm

Pitch = 50 µm

_Inp 1-16_Inp 17-32

_Inp 33-48

_Inp 49-64

_Inp 65-80

_I2C

_Bias & Clk

_Outp 1-8

_Outp 9-16

_Pin 1

Coincidence chip

Pitch = 100 µm

Pitch = 50 µm

_Inp 1-16_Inp 17-32

_Inp 33-48

_Inp 49-64

_Inp 65-80

_I2C

_Bias & Clk

_Outp 1-8

_Outp 9-16

_Pin 1

Coincidence chip

Pitch = 100 µm

Pitch = 50 µm

RPs

T1

T2

To CMSTriggerBox

Hostcard

Data

Trigger

GOH: Gigabit optohybrid

Data receiver optoRX

Data receiveroptoRX + SLink

CC

VME

USB

FRL

To CMS DAQ

To localDAQ

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Elettronica custom

La lettura dati dei tre rivelatori è basata in larga parte sullo stesso chip VFAT, sviluppato dal gruppo del MIC al CERN

–Disegno di VFAT e degli altri due chip custom, CC e LVDS, sostanzialmente completato: avvio della produzione imminente

L’acquisizione dati sarà totalmente compatibile con quella di CMS.

In gran parte stesso hardware utilizzato per DAQ e trigger.

_Inp 1-16_Inp 17-32

_Inp 33-48

_Inp 49-64

_Inp 65-80

_I2C

_Bias & Clk

_Outp 1-8

_Outp 9-16

_Pin 1

Coincidence chip

Pitch = 100 µm

Pitch = 50 µm

CC LVDSVFAT

SRAM1 SRAM2

Detectorsignals F

ron

ten

d

VFAT: Digital Front-end chip,128 channels/chip, 1 serial data

output /chip, up to 8 trigger outputs

Coincidence chip Low Voltage Differential Swing:used by Roman Pots at 220 m

for trigger purposes.

Slow Control

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Simulatore di VFAT

In attesa della versione definitiva e testata di VFAT, verrà utilizzata una schedina (“mezzanine”) che ne simula il comportamento:

–ibrido con stadio analogico di VFAT e parte digitale simulata su FPGA;

–128 canali;

–disegno della scheda in fase avanzata

Preamp/shapers

Comparators FPGA

Analogbuffers

DACs I2C

signals

test pulses

DAQ/trigger

Front-End test

thresholds

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DAQ per TOTEMino

T1: 120VFATs

T2: 65VFATs

RP: 80VFATs

FE

DF

ED

FE

D

FE

C

VM

E/P

CI

DAQ GBit network and EVB cluster

Local storage (~ TB)Trigger/Control ring

Data Links

VM

E

3x US

B-2

3x US

B-2

3x US

B-2

TTCDetector trigger Machine timing

9U VME

6U VME

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Cosa vogliamo provare

Test T1 al GIF:–prestazioni in presenza di alto background;

–risoluzione temporale;

–trigger

T1 e T2 a TOTEMino:–tracciamento / risoluzione spaziale;

–risoluzione temporale;

–trigger;

–elettronica di front-end;

–servizi e integrazione

Trigger e DAQ a TOTEMino:–catena completa di acquisizione, integrazione dei diversi sistemi

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Calendario SPS 2006

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Calendario SPS 2006

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Richieste di missione

Attività Personale m.u.

Bari 5.0Sviluppo read-out VFAT 1 fisico + 1 ingegnere / 4 settimane 2.0

Installazione cluster e sviluppo DAQ locale, responsabilità DAQ durante il test beam

2.0

Presa dati TOTEMino 1 fisico / 4 settimane 1.0

Genova 8.0Test al GIF Luglio-Settembre: installazione e test di irraggiamento 

1 tecnico + 1 fisico / 3settimane 1.5

Installazione di T1 in TOTEMino: supporti meccanici, sistema del gas, LV, HV,  elettronica, cablaggio

1 tecnico + 1 ingegnere + 1 fisico / 3 settimane 2.0

Presa dati TOTEMinopresa dati e calibrazione nuovi rivelatori prodotti

1 tecnico + 1 ingegnere + 1 fisico / 6 settimane 4.5

Pisa/Siena 5.0Preparazione infrastruttura generale 1 tecnico / 2 settimane 0.5

Cablaggio T2 e sistema gas 1 tecnico + 1 fisico / 2 settimane 1.0

Montaggio e commissioning T2 2 tecnici + 1 fisico / 2 settimane  1.5

Presa dati TOTEMino 1 fisico / 8 settimane 2.0

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Richieste finanziarie

Materiale di consumoRichiesta

(k€)

Bari 5.0VFAT emulator: 1 scheda per T2 4.0

Pool rental 1.0

Genova 10.0Cavi e fibre per T1 2.5

Bombola CF4 2.0

ROC 1.5

VFAT emulator: 1 scheda per T1 4.0

Pisa/Siena 5.0Cavi HV per T2 1.0

Pool rental 4.0

Missioni EstereRichiesta

(k€)

Bari 17Sblocco 5

Dal fondo indiviso 12

Genova 28Sblocco 10

Dal fondo indiviso 18

Pisa/Siena 20Sblocco 5

Dal fondo indiviso 15

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Area test beam in H8

TOTEMino

Control Room

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Infrastrutture

Elettronica dal Pool:–crate VME, schede varie

Cavi:–alte e basse tensioni;

–fibre ottiche

Rete:–upgrade rete a 1 Gbit/s;

–aumento connessioni di rete

Gas:–tubi;

–consumo gas “standard”;

–mixer o bombole pre-mix

Pulizia area e sala controllo, manutenzione aria condizionata,…