GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma ECAL Settembre 2005.

GRI 21-09-05 M. Diemoz - INFN Roma

ECAL Settembre 2005


Cristalli BTCP

Produzione regolare, media di nelle ultime 26 settimane 1148xl/mese


Cristalli : BTCP

• Problema di qualita' messo in evidenza a giugno (rad hardness).

Rigettato un intero Batch, giro di vite sul QC (irraggiamenti).

• Conclusi contratti precedenti, inclusi 500 xl rimpiazzo.

• Nuovo contratto 18K Barrel + 4250 EE (+ contributo in-kind EE)

firmato con Russian Electronika a fine Giugno. Partenza a Settembre

per 1100xl/mese + incentivo quantita' eccedente (ad oggi la frequenza

media di consegna e' stata di 1150xl/mese)

• Opzione per una ulteriore produzione prevista nel contratto

• Recente visita alla fabbrica positiva, qualita' cristalli tornata quasi ok

(da tenere comunque sempre sotto controllo).


PROBLEMA BTCP

Apr-May 2005 June-Aug 2005

Criterio della slope tranmissione non piu' efficace per rigettare i xl non rad-hard

S>3%


BCTP crystals Quality

360nm

Time Time

LY

But

In June , we had observed a slight deterioration of rad-hardness (despite increased LY and transmission !)

Quality is back to normal


Cristalli: SIC

• Ricevuti pre-serie 350 EE• Ricevuta pre-serie of 100 EB • Raggiunto accordo per l'irraggiamento da parte di SIC di tutti i cristalli

con rilascio di certificato. Protocollo tecnico definito dopo un'intensa attivita' incrociata di irraggiamento e dosimetria.

• Formalmente firmato contratto 2700 EB + 2950 EE• Produzione in aumento (verso 150 xl/mese)• Problema permanente

– Pt import/export (si importa ma non è chiaro se si esporta...)

– Se non si risolve SIC produrra' 1300 EB


SIC crystals quality (July batch)

Length

Dispersionof Transv. transmission

LY

FNUF


Radiation hardness SIC

Comparison Comparison Rome & SIC after 720 Gy at Rome & SIC after 720 Gy at 30 Gy/h 30 Gy/h

A clear correlation is observed, 14%difference still there.Dosimetry checks@ SIC performedby ETHZ are on theway.1.14 0.02

china rome

Total dose=720 Gy/hChina Dose Rate= 30 Gy/hRome Dose Rate = 34 Gy/h


SIC crystals quality

In addition to the “usual” mechanical and optical measurements, every crystal from SIC is irradiated by the producer. – Dosimetry to control SIC irradiation conditions– Correlation between SIC (24 h, 30 Gy/h) and standard CERN

(1h20, 350 Gy/h) irradiation conditions established at Rome/ENEA

– Sample irradiations performed at CERN and Rome/ENEA

y = 1.1531x

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Induced absorption SIC

Ind

uce

d a

bso

rpti

on

ho

spit

alEb01 15cristaux

Eb01_85cristaux

Eb02

EbP01

Linear (Eb0115cristaux)


Stato costruzione Moduli & S-Moduli-1

SM0

SM1

SM2

SM3

SM4

SM5

SM6

SM7

SM8

SM9

SM10

SM11

SM12

SM13

SM14

SM15

SM16

SM17

M1

CERN

M2

Rome

M3

Rome

M4

CERN

Bare SM

Complete SM

Module Completed in RC

Module In progress

Module Completed & shipped to CERN/lab27

Bare* Super-Module Completed

Super-Module In progress


Stato costruzione Moduli & S-Moduli-2

SM18

SM19

SM20

SM21

SM22

SM23

SM24

SM25

SM26

SM27

SM28

SM29

SM30

SM31

SM32

SM33

SM34

SM35

SM36

M1

CERN

M2

Rome

M3

Rome

M4

CERN

Bare SM

Completed SM

Module Completed in RC

Module In progress

Module Completed & shipped to CERN/lab27

Bare* Super-Module Completed

Super-Module In progress


Cooling integration problems (1)

• Early May, we noticed root porosity (= oxidation) on some of the welds on the internal cooling manifolds (5 SM già prodotti)

• This was traced down to insufficient neutral gas inertion inside the tubes during welding.– Could be easily fixed by the producers

• However, this triggered further investigations of the welds quality (by Xrays and endoscopy).– Lack of full penetration observed on some of the manifold welds– Full penetration of the weld: this is required by CERN for high

pressure/velocity circuitry, – Welding faults ( cracks and craters) : such fault cannot be tolerated as

they can evolve in time and lead to leaks. • Cooling integration (and therefore electronics integration) is stalled. Already

assembled SMs (4) will have to be retro-fitted.


Saldature a penetrazione totale

Penetrazione totale ok

Penetrazione totale non ok


Saldature cooling blocksManifolds of coolingblocks


Cooling integration problems (2)

• Considerable effort during the Summer to fix the problem at the factory

– Frequent visits of CERN welders

– New TIG welding equipment bought / optimization of pipe thickness

– Not succeeded to get 100% reliability on welds

• Mid August, it was decided to in-source the welding work at CERN, under responsibility of TS division

– modification of collector shape allowing Electron Beam welding of the small pipes from inside.

– Design modification quickly done (early September)

– Small scale tests successful

– Complete manifold being welded before end of september

• Mini-review to be held by A.H. on September 29th

• Schedule:

– 1 set of 4 cooling blocks by Mid October; then 4 sets per month

– Electronics integration being upgraded to sustain the same rhythm.


Cooling

• Una stima precisa del costo ci sarà una volta dimostrata la validità dellasoluzione tecnica prevista• Alcuni costi (nuovo tubo collettore) sono già chiari e dovranno essereaffrontati a breve• Il costo principale è relativo al manpower (CERN) necessario a gestire il processo di saldatura ad electron beam • Il management di ECAL è in completo accordo sul reperire questi fondicon la collaborazione di più istituti (CERN, INFN, UK)


H4 cosmic test

Extremely useful bench for DAQ and DCS debugging


Cosmics intercalibrationUseful statistics in 1week data taking

Good uniformity along

module boundary,reduced veto power

VERY Preliminary


Cosmici.vs.Lab

LY misurato nei Centri Regionali (Roma M2,M3 e CERN M1,M4) nel 2002

SM5 non è stato su fascio, unicoconfronto possibile con LAB


Cosmici.vs.Lab

Confronto intercalibrazioni cosmici-lab in funzione di eta


Cosmici

2004 Cosmics calibration from Milano group for 143 crystals in Mod.1

3.3% 2.7%


Monitoring on-lineTRIESTE SI E’ BEN INTEGRATA IN ECAL


Integrazione

Il problema del cooling ha bloccato l’integrazione dei Super Moduli

(prevista iniziare a luglio)

• Cambio di strategia: l’assemblaggio di molte componenti del SM previsto in parallelo al montaggio stesso. Si stanno creando dei buffer di parti di questo tipo in modo da rapidizzare l’integrazione finale.

• Si sta approntando una quarta linea per recuperare l’inevitabile ritardo.• Se la produzione del sistema di raffreddamento partirà a novembre

come possibile e verrà mantenuto il ritmo di 4SM/mese riusciremo a tenere la schedula


Integration Area at B867

We have a space for integration where we can work on 3 integration line in parallel.

The integration is under the responsability of W.Lustermann of ETH Zurich. The coordinators of the 3 integration lines are: D.Bailleux (Minnesota Univ.), C.Biino (INFN Torino), L.Djambazov (ETH Zurich)


Principal Integration Items

Item Abbr. N / SM N / EB

Mother Boards * MB 68 2516

Very Front End electronics VFE 340 12580

Low Voltage Regulators LVR 68 2516

Front End electronics FE 68 2516

Token Ring Boards TRB 4 148

Gigabit Optical Hybrids GOH 136 5032

Distributed Fiber Patch Panel DFPP 12 444

Precision Temperature Monitoring

PTM 10 370

Temperature Safety System TSS 8 296

Humidity Monitoring HM 4 148

Water Leak Detector WLD 1 37

Low Voltage Distribution LVD 17 612

Mechanical Supports MS 1 37

Super Module Patch Panel SMPP 1 37

* MB installed at B27 but test repeated at arrival at B867


VFE/LVR Front Cover

• Mounting of the front covers (for VFE/LVR) done at CERN: deposition of gap pad paste on each component, 12 screws to fix the cover and 5 gap pads glued on the cover. Up to now we have prepared about 4000 VFE, and 4800 VFE are waiting for the front cover delivery.

AD ESEMPIO...


Low Voltage Distribution (LVD)

Assembly of the cables and connectors


Low Voltage Distribution (LVD)

Each one of the 17 LVD in a SM has cables of different length since the cables are very stiff and there is not space to store the eventual extra cable length . At the moment we are adding a protection resistence and we have nearlyfinished the assembly of all 612 pieces.


Installation of Sensors

Installation of the first layer of temperature and humidity sensors in a bare SM.


Assembly and Testing

During the installation of the first 3 SM there has been a lot of learning on defining and optimizing the installation procedure and testing.

Two completely installed SM are available at the moment as test benches for DAQ (et al.) studies :SM11 in B867, SM5 in H4


Electronics system

Very FrontEnd

(VFE)CARD

(5 Channels)

Very FrontEnd

(VFE)CARD

(5 Channels)

Very FrontEnd

(VFE)CARD

(5 Channels)

Very FrontEnd

(VFE)CARD

(5 Channels)

Very FrontEnd

CARD(VFE)

5 Channels

CrystalCrystalCrystalCrystalCrystal

Mot

her

boa

rd





Trigger Primitives

(Continuous)

Data (on Level 1)

Front End Card(FE)

25 Channels(7 FENIXsControl )

CrystalAPDOr

VPT

Amplifier*1

Amplifier*6

Amplifier*12

ADCChannel2 (12bit)

ADCChannel1 (12 bit)

ADCChannel0 (12 bit)

14 bitChannelData: Buffer

• Complete production of Front-End electronics for EB in 2005• Production of Electronics for EE starts end 2005 (same VFE of EB except few capacitors, new FE layout complete)


TEST BEAM 2006

• FASCIO DA Giugno a Novembre

• H4 (calibrazione): 4w iniziali +2w beam/2w cosmicialternate fino a fine periodo

• H2 (ECAL+HCAL): 2 x 4w


Test-beam performance

Electronics noise measured on 1000 crystalsDesign performance achieved with final electronics

Single crystal noise

Mean=39 MeV

Noise on a 3x3 crystal matrix

Mean=120 MeV


Noisy towers(HV problems)

TT5 TT6 TT9 TT10

Noise in 3x3Noise in 3x3for a 1000 xtalsfor a 1000 xtalsmean= 119MeVmean= 119MeV

Noise in 5x5Noise in 5x5for a 1000 xtalsfor a 1000 xtalsmean= 202MeVmean= 202MeV

No strong spatial correlationsNo strong spatial correlations

Test-beam performances


Test-beam performances

Mean valuesMean values: Stochastic=3.36, Constant = 0.45, Noise=162 MeV

Resolution versus beam energy for a 3x3 crystals for 9 different crystals(uniform beam impact with impact point corrections from ECAL info alone)

Mean valuesMean values: Stochastic=3.18, Constant = 0.41, Noise=160 MeV

IT WORKS!


BURN-IN : 3 giorni @500VMax 40 MB insieme a HV=500 Vmonitorando la corrente e usando una switching matrix per escludere MB con I > 10A

TEST di VALIDAZIONE: Test di tutte le connessioni sulla MB

Test motherboard Torino


MOTHERBOARD STATUS

PRODUZIONE ad oggi~ 620 MB prodotte entro gara assemblaggio:• 136 in SM5 e SM11 gia’ integrati• 220 al CERN pronte per l’installazione (3 SM + spares)• 100 a Torino pronte • 120 sotto test e verifica• 44 da riparare

• Problemi:– 10% kapton da sostituire – corto I >10 A– < 1% errato assemblaggio connettore/kapton– ~ 30% banali imperfezioni di saldatura (di facile correzione)

Luglio – Agosto 2005:• raggiunto rate di produzione kapton 3SM/mese• assemblaggio schede 150-220/mese• rate di test sotto controllo, grazie anche a un nuovo setup di validazione – verificato con misure ripetute a luglio

(in fase di duplicazione)


Assemblaggio Build 27

Prima di installazione cooling

Dopo installazione cooling

Goal produzione: 3 SM/meseInstallazione e test (B27): 1 SM/settimana (3-4 gg)(possibile parallelizzare operazioni su + SM)


VFE: TO test setup

7 schede di test(meccanica finaleinserimento VFE)

VFE

sistema funzionante e debuggato nei 3 siti: Lione – CERN (ETH) e Torino


Test e calibrazione VFE

- calibrazione delle VFE (3600 calibrate su 8800 prodotte)

- analisi del funzionamento delle VFE in supportoall'analisi

• Attivita’ a Torino:- set-up del database locale e delle interfacce con database esperimento

- sistema di calibrazione cariche iniettate nel sistema di test

- analisi dei risultati delle VFE

- analisi VFE usate

nel TestBeam 2004

Charge [pC]

ADC

Range di cariche iniettate per i diversi guadagni 1/6/12


Stato impegni INFN

• PRODUZIONE GRIGLIE (RM): TERMINATA 05/03 (36X4=144 PEZZI + spares)

• PRODUZIONE SUPER BASKETS (RM) : TERMINATA 06/04 (36 SB + spares)

• PRODUZIONE PS HV APD (RM):TERMINATA 12/03 (18 CRATE, 144 BOARD + spares) • PRODUZIONE CAVI HV (RM): TERMINATA 06/05

• SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO (MI): PRODUZIONE DI SERIE FERMATA PER PROBLEMIDI CONFORMITA' DELLE SALDATURE AGLI STANDARD RICHIESTI DAL CERN

• MOTHERBOARD (TO): PRODUZIONE DI SERIE IN CORSO OK

GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma ECAL Settembre 2005.

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