CMS trackerBrief overview

Cos’e’ e a che cosa serve

• Serve per misurare ad esempio:– leptoni isolati dai decadimenti di W e Z (+ muon detector)– elettroni e fotoni isolati (soppressione fondi tt e Zbb per il canale H-

>ZZ->4l)– tag e ricostruzione di b-jet– tag e isolamento per i tau (SUSY Higgs sector)– determinazione vertici minimum bias (specialmente ad alta

luminosità)• E’ un tracker estremamente veloce, elettronica di larga banda

– Rumore di alte frequenze– Consumo di potenza

• Dovrebbe resistere ad alti livelli di radiazione per 10 anni (per la parte pixel e’ previsto un upgrade dopo 5 anni)

– Materiale del detector e elettronica “radiation hard”– Alta tensione di bias– Funziona a -25 C

Tempistica del progetto• – Approvazione del progetto. Primi R&D per sensori, elettronica• 1998 Primo layout (MSGC outer tracker)• 2000 Cambiamento Layout – All Silicon tracker• 2002-2006 – produzione componenti

– A Padova: microsaldatura e test di 1000 Moduli• 2005-2006 Integrazione delle substrutture (TIB in Italia, TOB al

CERN, TEC+ in Germania, TEC- al CERN)• 2006 Magnet Test and Cosmic Challenge• 2007 Integrazione dei subdetectors (al CERN• 2007 25% del tracker acceso e commissionato in laboratorio• 10 Dec 2007 – Trasporto al pozzo e installazione• 2008 – collegamento e collaudo. Allineamento.• 2008 – inserimento del Pixel detector• 2009 – xxxx Presa dati• 2018? – Upgrade ?

Primo layout del tracker

• Parte interna – 300um silicon, 6 strati. “-25C” superfice xxxm2

• Parte esterna – MicroStrip gas chambers, 4 strati, superfice xxxm2

• Motivazione: – tanto silicio, – MSGC sembravano piu’ economiche

Nuovo layout• No MSGC. All-Silicon tracker. • Outer tracker :500um silicon con un pitch di 120-240 um.

Fornitore Hamamatsu/STMicroelectronics• FrontEnd chip – APV25, by IBM,tecnologia 0.25um, special

libraries for RadHard design

R&D a Padova (1)

• Sviluppo sensori – Multiguard structures per poter applicare BIAS fino 1000V– Studi su breakdown– Radiation hardness

• Non e’ stato applicato in CMS microstip, ma in Pixel detector, CDF L00, etc

R&D a Padova (2)

• Sviluppo librerie RadHard per il processo CMOS 0.25um: “enclosed gate transistor”.

Montaggio del Tracciatore in Italia• Test dei sensori – Perugia,Pisa• Incollaggio dei moduli – Bari, Perugia• Microsaldatura e test – Padova,Pisa,Firenze,Torino,Bari,Catania• Montaggio moduli sulle strutture meccaniche – Pisa, Firenze,Torino• Integrazione delle strutture e burn-in - Pisa

Kapton Bias Circuit

Carbon Fiber/Graphite Frame

Silicon Sensors

Front-End Hybrid

Pitch Adapter

Pins

APV and control chips

Microsaldatura e test di moduli a Padova

• Piu di 1000 moduli (>25% della produzione italiana)– Reception test

(integrita’ dei componenti)

– Microsaldatura– Qualifica dei moduli– Burn-in (1 giorno di

readout con i cicli termici nel “cold box”)

Magnet Test and Cosmic Challenge (MTCC)

• Il collaudo del magnete di CMS prevedeva un test al livello del 100% del campo (4Tesla). Si è approfittato di questo test per collaudare uno spicchio di tutto il rivelatore verificando la funzionalita’, software etc.

– Quasi tutti i sottorivelatori di CMS sono segmentati in modo tale che per il MTCC se ne potesse collaudare una sezione. Il tracker, invece, e’ un sottorivelatore “intero”, non si poteva quindi installarne “un pezzo”.

– Per partecipare all’ MTCC, è stato assemblato “un modello” del tracker utilizzando i moduli scartati dalla produzione, prototipi della struttura meccanica etc. L'“MTCC Tracker” era un rivelatore con 40,000 canali. Il gruppo di Padova ha avuto un ruolo importante in questo progetto.

– Padova ha partecipato alla coordinazione dell'analisi offline dei dati MTCC, vedi la nota:http://cms.cern.ch/iCMS/jsp/openfile.jsp?type=NOTE&year=2007&files=NOTE2007_029.pdf

• La sequenza di assemblaggio di CMS non permetteva di installare il Tracker nel suo posto finale. E’ stato perciò assemblato al TIF (un laboratorio del CERN) nel 2006. Per provare la funzionalita’ del tracciatore in grande scala e’ stato introdotto il “Sector test”: circa 25% del tracciatore e’ stato acceso.

• Padova sta contribuendo in modo significativo all'analisi dati raccolti alla TIF. Co-editore della CMS Note in preparazione.

Sector test at CERN

Cosmic track at sector test

Montaggio del tracker al Pozzo• Dove siamo ora….

– Il power supply del tracker (2500 canali) e’ installato nel pozzo. I cavi (36 tonnellate, lunghezza totale 70km) sono stesi. I tubi di raffreddamento sono pronti, le fibre sono in fase di installazione in questo momento

– La schedule prevede l’inserimento del tracker prima di Natale del 2007 (manca pochissimo!)

• E dopo? Per collegare il Tracker…….

Thanks to many persons

• P. Azzi• N. Bacchetta• D. Bisello• A. Candelori• M. Da Rold• M. De Mattia• T. Dorigo• G. Galet• A. Giraldo• P. Giubilato• A. Kaminsky• S. Karaevski• V. Khomenkov• M. Loreti

• A. Neviani• M. Nigro• A. Paccagnella• I. Stavitski• M. Tessaro• laureandi (A. Pellizzari, G. Martignon,

L. Alessandrini, K. Giolo, A. Dorigo, M. Descovich, S. Florian, S. Adriani, A. Meleri, G. Marseguerra, M. Vassanelli, R. Rando, B. Barbieri, D. Contarato, L. Stefanutti, E.Sant, M. Tosi)

• Off. e Lab. Elettronico• Off. Meccanica• Amministrazione