Paolo Bagnaia - 10 January 2006 1 invecchiamento. elettronica di read-out; shielding (MDT, RPC,...

Paolo Bagnaia - 10 January 2006 1

• invecchiamento.

• elettronica di read-out;

• shielding (MDT, RPC, …);

• HLT + DAQ;_________________________

NB : non include RPC + trigger (DUE argomenti separati).

Roadmap – ATLAS MDT

P.Bagnaia – 10/01/2006

non riguardano solo gli MDT,

ma non ce ne dimentichiamo !!!


invecchiamento degli MDT

• poche novità rispetto al passato : nuovo calcolo della frequenza

di conteggi vs r, (); risultati simili al passato, ma

incertezza × 5;• sviluppi futuri :

dati “veri” di LHC punto fermo di normalizzazione;

se livello basso (~ 1/2 stima) !!!

se livello alto (2×stima) test di irraggiamento a GIF.

20 m


New calculations by Radiation Task Force

R.Richter


invecchiamento degli MDT : conclusioni

• prima dell’inizio di LHC, è impossibile avere uno studio esauriente sul funzionamento degli MDT a SLHC;

• la probabilità di invecchiamento “pericoloso” riguarda solo un piccolo numero di camere in alcune zone (e.g. piccolo r e medio );

• in conclusione, siamo quasi tranquilli … (?!);• al momento, la quantificazione dei costi per questo item è

dettata dal rischio : se livello basso 0 €; se livello alto (test di irraggiamento a GIF)

200 K€ × 3÷4 anni (trasferte, equip. testbeam, …); se occorre rimpiazzare camere ???

nella tabella finale dei costi, la situazione intermedia .


nuova elettronica di lettura

Motivazioni concettualmente differenti :• cambiamento del BC frequenza maggiore di lettura;• aumento del numero di hit maggiore BW;• maggiore fondo peggiore risoluzione

Vasto programma di studio, in parte già avviato :• modifica del “tempo morto” di lettura;• aumento dell’elettronica (e.g. CSM × 4);• filtri on-line sui dati (lvl 1 + 2);• nuova elettronica (ASD+TDC+CSM);• nuova linea di lettura dati (ROB+ROD).

vedi pag. seguente

esploriamo questa possibilità

TDAQ, vedi oltre


Spatial resolution at high BG rates

spatial resol. degrading, but in a predictable wayR.Richter


nuova elettronica di lettura : costi

Costi globali dipendono da :• quantità di camere da modificare (solo high rate ? tutte ?);• strategia prescelta;• lavoro di montaggio (on site !!! le camere non sono smontabili !!!)

Quantifichiamo la cifra globale in 1.5 M€ (tutto ATLAS).

[A typical] strategy for ASD-TDC-CSM (costs for full ATLAS) :• new ASD pre-amps which allow for pair mode operation factor 2• new TDC-CSM interface with 2 or more transmission line

• needs new TDC with multiplexer output• needs modification of CSM

• work could start now, exploiting new pre-amp technology• need chip designer for ASD (analog) and TDC (digital)• time scale 3 years;• cost: ~ 250 kCHF prototyping; 250 kCHF production.

R.Richter


Shielding upgrade

• [soggetto comune a MDT, RPC, calos, …];

• studi in corso talk di Hedberg al w.s. del 25/11;

• idee principali :

1) beam pipe in berillio e raggio 60cm bkg / 3.;

2) schermi in ottone nel toroide;

3) materiale tungsteno;

4) nuovi schermi in avanti.• costo (tutto ATLAS) dipende da scelte :

4 M€ per (1) + (4) Italia ~0.7 M€; ++ se (3).

• studi in corso.JD : disk shielding;

JF : forward shielding.


HLT + DAQ

• [stime per tutto ATLAS]• politica attuale (v. TDRs) è

rimpiazzare alcune componenti (e.g. computer farms) ogni 3 anni

semplifica i problemi (è ovvio);

• alcune componenti (e.g. ROB) da rimpiazzare (sia motivi di rate di segnale, sia di frequenza);

• attuale stima del costo : 6÷7 M€ Italia ~ 1 M€.


Riportiamo i costi globali (tutto ATLAS) :

NB : ATLAS stima in 200 MCHF (~130M€2005) il costo totale dell’upgrade per tutto il rivelatore.

Conclusioni sui costi

Invecchiamento MDT

1 M€ se noise alto, studi su testbeam (soprattutto ME)

elettronica “on board”

1.5 M€ prototipi + produzione, molto montaggio (ME ???)

Shielding 4 M€ tutto ATLAS, materiali

HLT + DAQ 7 M€ tutto ATLAS, ~indipendente da upgrade

Totale 13.5 M€ Italia : ~2M€


Bibliografia

• meeting CERN 25/11/2005 : S. Stapnes (overview); V. Hedberg (shielding); R. Richter (MDT);

• “Cost estimate for an ATLAS upgrade for a high luminosity LHC (SLHC)”;


backup


Count rates from new calculation

<55

<40

<95

<135

<190

<250

<160

<74

<58

<46

Factor 5 bet-ween hottest and

coolest areasR.Richter


flusso di fotoni nello spettrometro a muoni

posizione delle

camere

KHz/cm2


posizione delle camere dello spettrometro a muoni

posizione delle

camere


le camere MDT …


le camere MDT …

measure :• tTDC (also the charge);• x from RPC;need :• to (i.e. tTDC @ r=0) ;• r/t relation

(i.e. math function t r).

±±

x

to

tMAX (~700 ns)

dN/dt = dN/dr × dr/dt =

= const. × vdrift

t

dN——

dt


… e il fondo

•occupazione dominata da “gas di caverna” (neutroni e fotoni);

•flussi simulati;•efficienza e prestazioni

delle camere misurate con fasci di test, e.g. X5 + GIF;

•in principio, due tipi di problemi :

– prestazioni (efficienza, risoluzione);

– invecchiamento precoce delle camere.

conteggi (flusso × efficienza) a 1034


la risoluzione

risoluzione per singolo tubo, misurata con bkg in X5 :

peggioramento (×2) per fluttuazioni carica spaziale.

max (end-cap) @ 1035

<> @ 1035


i test di invecchiamento a GIF

depositi di O, Si, dovuti a filtri sporchi

test di invecchiamento :

10 anni-ATLAS (×5 safety factor) : ok, ma molte precauzioni.

20 m

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