View
216
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
I rivelatori MDT per l’esperimento ATLAS al CERN: messa a punto della
procedura di certificazione finale.
Candidata
Michela MarafiniRelatrice
Alessandra Tonazzo
Anno Accademico 2003/2004
ObiettiviDefinire e redigere una procedura dettagliata delle fasi
di:
CERTIFICAZIONE
dei rivelatori MDT dello spettrometro a muoni per l’esperimento ATLAS al CERN.
Sommario della presentazione
• il CERN e l’esperimento ATLAS• i rivelatori MDT• Procedura di certificazione
CERNCentro Europeo per la Ricerca Nucleare (1954)
Realizzazione di LHC (Large Hadron Collider):
acceleratore per la collisione di fasci di protoni ad un’energia di 7+7 TeV.
Cercare l’evidenza sperimentale diretta dell’esistenza
del bosone di Higgsla particella che permette a tutte le altre di acquisire una massa
La sola prevista dal Modello Standard non ancora osservata direttamente.
In uno dei punti di intersezione dei fasci di protoni è in costruzione:
A Toroidal LHC ApparatuS.
L’esperimento ATLAS
La sua funzione è quella di misurare l’impulso delle particelle
prodotte nelle collisioni pp e di identificarle.Schematizzazione di LHC.
ATLASSpettrometro per µ
Solenoide
Calorimetro elettromagnetico Calorimetro in
avantiToroide dell’endcap
Toroide del barrel
Rivelatore interno Calorimetro adronicoSchermaturaradiazioni
46 m
22 m
•Si ricostruisce la TRACCIA dei muoni che attraversano lo spettrometro.
•Si calcola il RAGGIO di CURVATURA.
•Si ottiene il valore dell’impulso del muone:
p[Gev/c] = 0.3 [m] q B[Tesla]
con p / p < 10% per
10 GeV/c < p < 1 TeV/c
MDT mutilayer
Spettrometro a muoni
MDT ( Monitored Drift Tube) Chamber
start
stop
TDCADC
Tempo di deriva degli elettroni
Ampiezza del segnale
Tubo in AlluminioR=15mm
Spessore 400m
Relazione r-t per ricavare la distanza
• Miscela di gas: Ar-CO2 93-7%• Pressione assoluta 3 bar• Guadagno 2x104 (HV=3080 V)• Tempo di deriva massimo 700 ns
Risoluzione spaziale ~80m
Camere BIL (Barrel Inner Large):2 MultiLayer x
4 Layer x36 (o 30 o 24) MDTLunghezza = 2.6m
CommissioningOgni esperimento necessita di una fase di
certificazione in cui testare tutta la strumentazione necessaria prima dell’installazione definitiva.
- Montaggio:
- Test:
Roma
Pavia
Tenuta gasAllineamentoAlta tensioneRumore elettronicoDati da raggi cosmici
Sito di test al CERN
Sistema del gas
Cablaggio
Sito di test avviato nel giugno 2004
Schema procedura
Definita nel corso del mio stage al CERN Luglio-Agosto 2004
• Sistema di distribuzione del gas
• Cablaggio
• Tenuta gas
• Allineamento
• Alta tensione
• Rumore elettronico
• Dati da raggi cosmici
Cavi e scatola di distribuzione dell’alta
tensione
Cablaggio
ELMB
sensori di temperatura, campo magnetico, alimentazione e
programmazione dell’elettronica
RASMUX
Sistema di digitalizzazione per i sensori di allineamento- Led e CCD
- collegamento al PC
Piattaforma dei servizi
Consiste nel montaggio dei sistemi di controllo delle proprietà fisiche, della camera stessa e di lettura di segnale.
MOTHERBOARD e CSM:
raccolta e decodifica del segnale
-1cavo di segnale per ogni 24 tubi
- segnale di trigger
RASMUX
Sistema di digitalizzazione per i sensori
di allineamento
- Led e CCD
- collegamento al PC
Test di tenuta gas
La massima perdita accettabile è di 5 mb al giorno per un ML di
una camera BIL.
- Test a lungo termine:
•Si misura la variazione di pressione nel corso dei giorni.
- Test a breve termine:
•Si aggiunge una piccola quantità di Elio alla miscela
•Se ne rilevano eventuali fuoriuscite con un apposito strumento(“sniffer”: spettrometro di massa).
La relazione r-t dipende fortemente dalla pressione della miscela di gas, che quindi deve rimanere costante.
E’ necessario individuare eventuali
perdite di gas ed eliminarle.
Foto del Sistema di
distribuzione del gas,
montato su una delle facce della
camera.
Allineamento
- Projective: Allineamento di due camere una sopra l’altra.
praxial projective - Inplane: Per monitorare e correggere il funzionamento dei sensori ottici ed eventuali deformazioni della camera.
Led4
Led1
Led3
Led2
Ccd2
Ccd1
inplane4
inplane2
inplane3
inplane1
Sulle camere è montato un sistema di placche metalliche, la cui posizione è prestabilita, in modo da poter ricostruire la posizione del rivelatore.
- Praxial: Allineamento di due camere una accanto all’altra.
Tolleranze- 20 μm per la posizione del filo- 40 μm per la posizione del ML- 30 μm per la posizione della BIL
La richiesta di alta risoluzione comporta la necessità di determinare con accuratezza la posizione delle camere nello spettrometro.
Misure di allineamentoLa massima performance dello spettrometro può essere raggiunta solo se le
posizioni relative delle camere lungo la traccia dei muoni sono conosciute con una precisione migliore della risoluzione intrinseca della camera.
E’dunque necessario conoscere con precisione la posizione delle piattaforme rispetto ai tubi.
Per i test praxial e projective in fase di commissioning si misura la posizione precisa della piattaforma rispetto ai tubi con degli appositi strumenti
Per il test di inplane si controlla il buon funzionamento dei sensori ottici montati alle due estremità della camera.
Vengono registrate in un data base tutte le discordanze dei valori standard
prestabiliti.
Alta tensioneOgni tubo viene collegato, tramite i cavi
dell’alta tensione ad un generatore H.V.
Il test consiste nel misurare la corrente di ciascun multilayer alla tensione:
- Valore nominale di 3080 V - Valore nominale + 10% (3400V)
La corrente effettiva che attraversa la
camera, riempita con la miscela AR-CO2 (93% - 7%)e alla pressione di
3 bar, non deve superare pochi µA.
Variazioni di composizione della miscela, di pressione e temperatura comportano una
variazione anche della corrente.
Rumore elettronico Tutta la catena elettronica introduce un “noise” (rumore)
non trascurabile nel processo di acquisizione dei dati
Si effettua un test che consiste in un’acquisizione di dati con trigger casuale.
Si opera prima a tensione spenta e poi accesa, per isolare meglio le possibili sorgenti di rumore.
E’ stato sviluppato un
programma di acquisizione e un
pannello grafico per effettuare il test.
Si richiede che nessun canale abbia una frequenza di
rumore > 40 KHz.
6 x 424 tubi
1 scheda
(mezzanino)
1 cavo disegnale
Dati da raggi cosmici Quando un evento viene rilevato
in sequenza dallo scintillatore in alto e da uno scintillatore in basso
si può considerare l’evento
interessante.
Raggi cosmici μ
BIL
scintillatori
scintillatori
Rate di coincidenza medio 60Hz
Fibra ottica per la trasmissione
dei dati.
Cavi per il segnale
Trigger da raggi cosmici
Programmazione dell’elettronica
ELMB MOTHERBOARD
CSM
Dati da raggi cosmici
Si analizzano la frequenza di conteggi e lo spettro di deriva in ogni tubo.
Circa 700 ns
Per accumulare sufficiente statistica in tutti i tubi è
necessario acquisire almeno un milione di eventi.
E’ stato sviluppato un programma con un pannello grafico per l’acquisizione dati.
Conclusioni Una volta conclusi tutti i test a cui deve essere
sottoposta, se i risultati sono conformi allo
standard di ATLAS, la camera viene
CERTIFICATA e poi spostata in un deposito,
dove rimane fino all’installazione nella
caverna, prevista per il 2005.
In questa tesi sono state definite le procedure per la certificazione finale dei rivelatori MDT per l’esperimento
ATLAS al CERN.
Controlli periodici
Si prevede che, seguendo le procedure descritte in questa tesi, nei prossimi mesi
si sarà in grado di sottoporre al "Commissioning" circa tre camere ogni
settimana.
Conclusioni
http://atlas-mdt-283.web.cern.ch/atlas-mdt-283
Il lavoro di definizione delle procedure di
certificazione sviluppato, con tutti i dettagli sullo svolgimento di ogni test
descritto, è a disposizione sul sito internet del
Commissioning.
Grazie a tutti !
Recommended