R&D per ATLAS G. Darbo - INFN / Genova Frascati, 24 Novembre 2005 Attivit à Specifica di R&D per il...

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R&D per ATLAS G. Darbo - INFN / Genova Frascati, 24 Novembre 2005 Attività Specifica di R&D per il Rivelatore ATLAS G. Darbo - INFN / Genova G. Darbo - INFN / Genova Talk Overview: Talk Overview: Nella presentazione alla scorsa (prima) riunione Nella presentazione alla scorsa (prima) riunione della task force si sono presentate le problematiche della task force si sono presentate le problematiche generali dell’Upgrade del Tracker di ATLAS. generali dell’Upgrade del Tracker di ATLAS. In questo talk si illustrano le problematiche di come In questo talk si illustrano le problematiche di come inserire gli R&D nel framework di ATLAS. inserire gli R&D nel framework di ATLAS. Per quanto riguarda una valutazione dei costi si Per quanto riguarda una valutazione dei costi si rimanda alla fine del mese… rimanda alla fine del mese…

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R&D per ATLASG. Darbo - INFN / Genova Frascati, 24 Novembre 2005

Attività Specifica di R&D per il Rivelatore

ATLAS

Attività Specifica di R&D per il Rivelatore

ATLAS

G. Darbo - INFN / GenovaG. Darbo - INFN / Genova

Talk Overview:Talk Overview: Nella presentazione alla scorsa Nella presentazione alla scorsa

(prima) riunione della task force si (prima) riunione della task force si sono presentate le problematiche sono presentate le problematiche generali dell’Upgrade del Tracker di generali dell’Upgrade del Tracker di ATLAS.ATLAS.

In questo talk si illustrano le In questo talk si illustrano le problematiche di come inserire gli R&D problematiche di come inserire gli R&D nel framework di ATLAS.nel framework di ATLAS.

Per quanto riguarda una valutazione Per quanto riguarda una valutazione dei costi si rimanda alla fine del dei costi si rimanda alla fine del mese…mese…

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High Luminosity WGHigh Luminosity WG ATLAS ha nominato un “High Luminosity Steering Group”:Mandato di 2 anni, inizio attività Giugno 2004;Menbri:

G. Darbo, I. Dawson, P. Farthouat, F. Gianotti, P. Grafstrom, V. Hedberg, P. Jenni, T. Kawamoto, F. Lanni, D. Lissauer, M. Nessi, S. Palestini, D. Pallin, G. Polesello, A. Seiden, S. Stapnes, S. Tapprogge, C. Zeitnitz

Circa 21 riunioni fino ad oggi:http://agenda.cern.ch/displayLevel.php?fid=350

Pagina WEB: http://www.staff.uni-mainz.de/tapprogg/hlsg.html Attività:

2 Workshops:• General ATLAS Upgrade, Feb 2005, CERN • ATLAS Tracker Upgrade, Lug 2005, Genova

Criteri e procedure per progetti di R&D• Procedura per sottomettere ed approvare progetti di R&D. Valutazione da parte

dell’HiLumi SG e approvazione dall’EB;• Template per richiesta a partecipare a progetto R&D;• Matrice dei “workpackages” per progetti di R&D.

Cost Estimation

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Procedure for R&D HiLumi WEB

Procedure for R&D HiLumi WEB

R&D for upgrade must follow procedures defined on the HiLumi WEB page

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How to Start R&D in the ATLAS Framework

How to Start R&D in the ATLAS Framework

Proposal for R&D activities to be submitted by interested institutes/groups to HL SGtemplate available from the HL SG web pageconcise but short

Evaluation by HL SGassign 1-2 referees (incl. experts from systems) project/system leaders consulted Circulation to Collaboration Board (CB)

Second evaluation by HL SG Recommendation by HL SG to Executive Board (EB) See detailed text (approved July 2005 by CB)

http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/UPGRADES/Upgrade_High-Lumi_RD_procedure.pdf

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R&D Proposal GuidelinesR&D Proposal GuidelinesCriteria for evaluation formal aspects

clear and precise presentation of proposal quantitative estimates of timescales and resources well defined milestones for the R&D activities

scientific aspects R&D topic fits into ATLAS activity structure activity respects the various constraints etc. proposed activity fits into foreseen time schedule resources foreseen match schedule

funding aspects critical mass for activity existing / expected

Template for R&D proposal available at the HL web page:

http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/UPGRADES/ATLAS_RD_template.doc

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R&D: Template for ProposalR&D: Template for ProposalL’High Luminosity WG ha preparato un Template per Proposte di R&D nel Framework di ATLAS:

http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/UPGRADES/ATLAS_RD_template.doc

QuickTime™ and aTIFF (LZW) decompressor

are needed to see this picture.

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Common Activities with CMSCommon Activities with CMSDiscuss common R&D projects once concrete proposals have been submitted

or be even pro-active ... candidate joint R&D topics

CMOS processes (e.g. 0.13 μm), optical links, ...

Discuss timescale to implement (major) upgrade when to replace the tracking detector

likely to require at least a one year shutdown relation to major machine changes (interaction region)

Discuss scope and size of upgrade arrive at common point-of-view wrt machine

e.g. optimization of electronic replacement costs vs. RF replacement costs

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PBS for R&DPBS for R&DPBS Name Dependencies Comments

1 High-Luminosity Upgrade1.1 Inner Detector 1.5-1.61.1.1 Layout 1.7.1 Simulation and optimization (#layers, granularity, …)1.1.2 Sensors radiation hardness, geometries, …1.1.3 Frontend electronics 0.13u process, …1.1.4 Hybrids1.1.5 Staves packaging of sensors1.1.6 Readout1.2 Calorimeter 1.2.1 Lar1.2.1.1 Detector performance limitations (space charge, …)1.2.1.2 Electronics1.2.2 Tile performance limitations, electronics (?)1.3 Muon 1.5-1.61.3.1 Performance limitations rate capabilities, cavern background, acceptance, stability, …1.3.2 Upgrades for higher bunch crossing frequencies1.4 Trigger/DAQ 1.1-1.3, 1.51.4.1 LVL1 trigger1.4.1.1 LVL1 calorimeter1.4.1.2 LVL1 muon1.4.1.3 LVL1 CTP1.4.2 HLT1.4.3 DAQ1.4.4 Selection strategy & performance1.5 Electronics 1.1-1.4 TTC, readout links, chip processes, …1.5.1 TTC1.5.2 Power distribution power converters, …1.5.3 Radiation hard ASICs 0.13u process, SiGe, ...1.5.4 Radiation tolerance SEU, …1.6 TC activities (design office) 1.1-1.4 shielding, services, installation, machine interface1.6.1 Radiation1.6.1.1 Background radiation backgrounds from IP, from machine, shielding upgrade, 1.6.1.2 Activation radiation protection during access, INB, nuclear waste1.6.1.3 Benchmarking backgrounds1.6.2 Machine interface quads inside ATLAS; collimators, beam pipe1.6.3 Installation1.6.4 Mechanical structures support structures, thermal shields, …1.6.5 Services power distribution, cooling, …1.6.6 Integration1.6.7 Cooling1.7 Overall performance 1.1 - 1.6 simulation, physics performance1.7.1 Optimization of layout1.8 Software and Computing place holder right now1.8.1 G4 implementation new layout(s)1.8.2 Reconstruction algorithms / code1.9 Coordination/Management HL upgrade steering group

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ID Layout e Tipo di SensoriID Layout e Tipo di Sensori Numero di layers 8÷11 (probabilmente 10):

Inner layer: Pixel, 3÷4 layers, 300÷400 µm x 50 µm, 2.9÷3.7 m2.(forse pixel più piccoli per il b-layer)

Middle layer: short strips o stripxel, 3÷4 layers, 3.5 cm x 80 µm, 21÷27 m2.Outer layer: µstrips, 2÷4 layers, 9 cm x 80 µm, 116 ÷ 327 m2.

Radiazione: pixel 1.6x1016 neqcm-2;

short strips 2x1015 neqcm-2;

µstrips 8x1014 neqcm-2.

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R&D for TrackerR&D for Tracker No R&D Submitted till now. R&D topics (as discussed at the ATLAS Tracker Upgrade

Workshop in Genova):R&D - Pixels

rad-hard sensors, 0.13 µm electronics (FE, Controller/Optolink), power scheme (serial/DC-DC converter), cooling.

R&D - Short strips module concept, faster electronics, power, cooling.

R&D - µstrips faster electronics, power, cooling, cost.

Charge collection3D detector (Pixel), high bias voltage (>1000 V), S/N (electronics)

Material engineeringn+-in-n (as for today pixel), p-type floating zone FZ (50% cheaper, need single side processing) for µstrips, High resistivity Magnetic Czochralski (MCz) silicon, epitaxial silicon (p and n-type).

We are also investigating to have a Tracker Electronic Workshop of 2 days late next spring. It should be an ATLAS/CMS workshop and its aim is to boost specific and common R&D.

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Cost of UpgradeCost of Upgrade The High Luminosity WG is preparing a document (2 pages)

with a crude estimation of the costs for Upgrade:Document will be ready in draft version by end of November.This document can be used as a first evaluation by INFN to prepare the “Road

Map”

Most of the cost will be the Tracker and it will also depend on the “Production Model” for Module assembly (test should be stay in the labs):Industry vs. Participant Laboratories. (this can weight 2 MSFr for Pixel only)In addition to R&D cost we have to consider NRE costs (1 set of mask for 0.13

µm technology costs 660k$ !)

Cost Profile:Basic R&D: 2005÷2007Pre-production: 2008÷2013 (15% of CORE)Production: 2011÷2015 (85% of CORE)

End of next week for first Numbers !

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SommarioSommario Gli R&D del Tracker (e di ATLAS) sono coordinati dall’HL WG

CB EB di ATLAS

Esiste un PBS (Project Breakdown Structure) degli argomenti di possibili R&D

Esiste un template per la sottomissione dei progetti di R&DNessuna richiesta ad oggi

La stima dei costi dell’Upgarde sono in fase di valutazione da parte dell’HL WG e saranno disponibili per un’eventuale discussione al di fuori del working group per la fine di Novembre