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A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
INFN & Pisa University A. Baldini, C. Bemporad, F.Cei, S. Giurgola, M.Grassi, F. Morsani, D. Nicolo’, A. Papa, R. Pazzi, F. Raffaelli, F. Sergiampietri, G. Signorelli
ICEPP, University of Tokyo Y. Hisamatsu, T. Iwamoto, T. Mashimo, S. Mihara, T. Mori, H. Natori, H. Nishiguchi, W. Ootani, K. Ozone, R. Sawada, Y. Uchiyama, S. Yamada, S. Yamashita
KEK, Tsukuba T. Haruyama, A. Maki, Y. Makida, A. Yamamoto, K. YoshimuraWaseda University T. Doke, J. Kikuchi, H. Okada, S. Suzuki, K. Terasawa, M. Yamaguchi
Budker Institute, Novosibirsk L.M. Barkov, A.A. Grebenuk, D.G. Grigoriev, B, Khazin, N.M. Ryskulov
PSI, Villigen J. Egger, P. Kettle, M. Hildebrandt, S. Ritt, M. Schneebeli
INFN & Pavia University A.de Bari, P. Cattaneo, G. Cecchet, G. Nardo’, M. Rossella
INFN & Genova University S. Dussoni, F. Gatti, P. Ottonello, D. Pergolesi, R. Valle
INFN Roma I D. Zanello
INFN & Lecce University S. Spagnolo, C. Chiri, P. Creti, C. Gatto,G. Marsella, G. Palama’, M. Panareo, G. Tassielli
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Novita’ di piu’ importanti da maggio
• Fascio: •Tripletti I and II pronti
• specifiche per il BTS inviate a Novosibirsk
•dimensioni della spot: 1 cm invece di 0.5 è simulazioni MC(Effetto sull’efficienza TC, trigger rate, efficienza delle camere a drift)
• Timing counter: (G. Cecchet)
•test di prototipi nel campo di COBRA
•considerazioni su APD (cercare soluzione con PSI fino a fine anno + eventuale riassegnazione 75 K€ nel 2005)
•gara PMT da 2’’
• Software: scelta della struttura (C. Gatto)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Ø Triplet IØWien Filter E^B SeparatorØ Triplet II
ØØ Triplet ITriplet IØØ WienWien Filter E^B SeparatorFilter E^B SeparatorØØ Triplet IITriplet II
ØCollimator systemØ Beam Transport Solenoid BTSØ Degrader + Collimator systemØ Target system + He-Bag System
ØØCollimator systemCollimator systemØØ Beam Transport Solenoid BTSBeam Transport Solenoid BTSØØ Degrader + Collimator systemDegrader + Collimator systemØØ Target system + HeTarget system + He--Bag SystemBag System
Elementi della linea di fascio
Pronti
In fase di disegno
Specifiche inviate a Novosibirsk
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Dimensione della spot del fascio: effetto in condizioni pessimistiche
Differenza nellDifferenza nell’’efficienzaefficienza~3%~3%
Trigger rate (I=108 µ/s)
DC efficiencyNon tenendo conto del fatto che non ci serve una intensita’ elevata (vogliamo un fattore 3 sotto) e quindi il fascio si puo’ collimare
Allargamento spot sul TC
Risolvo peggio l’angolo del positrone
La traiettoria puo’ uscire dalle camere
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Calorimetro a Xenon liquido
Costruzione : • 290 PMT Hamamatsu ordinati
• Testati anche nel campo magnetico di COBRA
• Gara per la costruzione del criostato iniziata
• Disegno della struttura di supporto quasi completo
• Numero di PMT
• Calibrazioni
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
I=4 µA
TB604
ZA1985
ZA1980
Plat
eau/
Peak
New 9288 (ZA1980 and ZA1985) compared to TB604 (in Ar gas and LXe)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Disegno finale della base
NEC RD68S
NEC RD82S
I PMT potrebbero dover funzionare a correnti anodiche elevateèAggiunta di diodi zener (comportamento provato a caldo)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Comportamento dei PMT nel c.m. Di COBRA
• Gain, effective QE of 2 PMTs were measured under the magnetic field.
Geometry definition
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Gain&Eff.QE under mag. field of 62G
• Gain can be recovered with higher HV.• Effective QE (measured with LED light) is not recovered even when HV changed.• The magnetic field in the LXe region is well below 40G (20% loss of effective QE at max).
Gain curve Effective QE
No magnetic field62G data
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Struttura di supporto dei PMT
• Basic ideas– PMTs are inserted in slabs (inner,
side, outer) and plates (front) in a clean condition.
– The slabs and plates are assembled into a shape in the cryostat.
– Supporting frames for the slabs and plates will be fixed to the cryostat with screws.
– Some other equipments will be attached on the supporting frames.
• Patch panel• Temperature sensor• Level meter
Inner
Outer
Side
Front (up)
Front (low)
840 PMT totali
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Structure of slab/plate
Side Outer
Front
InnerPossible to divide into 6 slabs
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
B) Energy resolution B) Energy resolution vs vs number of number of PMTsPMTs
Various configurations:Various configurations:
-- 848 848 PMTsPMTs (reference)(reference)-- 768 768 PMTsPMTs (no covers)(no covers)-- 648 648 PMTsPMTs (lower PMT density on covers & sides)(lower PMT density on covers & sides)-- 608 608 PMTsPMTs (no sides)(no sides)-- 528 528 PMTsPMTs (no covers & sides)(no covers & sides)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
ReferenceReference No coversNo covers
No sides & No sides & no coversno covers
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
No sidesNo sides
Lower PMT density Lower PMT density on sides and coverson sides and covers
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Situazione PMTAttualmente
• 290 ZA (Pisa)
• 110 TB + 4 ZA + 230 OLD (Tokyo)
Previsioni
• 40 ZA rimpiazzo OLD (Tokyo)
• 400 ZA nuovi (nuovo finanziamento giapponese)
Totali
• 840 ZA e TB: nessuno spare (110 ZA ?? = 170 K€)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Calibrazioni
• Spot di sorgenti alfa su filo (risposta in funzione della distanza, assorbimento e calibrazione PMT)
• Generatori di neutroni – Attivazione di Ni con produzione di fotoni
monocromatici da 9 MeV (risposta in energia)
• Photons-from-the-back (52 MeV)– Studio di fattibilita’ in corso
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
5 sources in LP
• 5 sources make a more symmetrical situation (same spacing as PMTs)
• Identification still possible at more than 3σ but worse than 3 sources
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Commercially produced (widely used for the boron therapy, luggage screening, oil well logging, etc.)
D + 2H 3He + n Q = 3.27 MeVD + 3H 4He + n Q = 17.59 MeV• Intensities from 106 n/s to 108 n/s• Typical pulse rate and pulse width 10 Hz and 1 µ s• Time separation of direct from delayed reactions• Single pulse mode
Frequent calibration
Moderator:~ 10 cm of the polyethylene • 40% thermalized n• 10% n captured in moderator
? shield:~ 3 cm of tungsten or ~ 5 cm of lead
USE OF A PULSED NEUTRON GENERATOR
switchable on-off
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Calibration from the back of the calorimeter
LXe
p - µ +
• Liquid hydrogen target permanently mounted close tothe Xenon calorimeter
• p -/µ + switching
Locally: same photocatode coverage as on the front face
NaILH2
? ?
?n
Normal beamBeam for calibration
Interesting possibility?
Possibility of introducingalso other particles (e-,e+ ,p +,µ + )
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
...ancora test per il calorimetro
• Test su neutroni iniziati; da continuare (utilizzo di sfere di Bonner, attivazione di bersagli)
• Nuovo test del calorimetro a Xenon
• nuovo test (settembre-ottobre) per la determinazione della risoluzione temporale (purtroppo senza la elettronica definitiva)
• + fili di calibrazione (punti di sorgenti alfa)
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Xenon Delivery
0
200
400
600
800
1000
2002 2003 2004 2005 2006
Year
Rec
eive
d X
e [l
]
Japan
“pro
mise
d”
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Schedule
2002 2003 2004 2005
Test MilestoneAssemblyDesign Manufacturing
Large Prototype Beam Test Beam Test
Cryostat Vessel
PMT
Refrigerator
Liq. Purification
AssemblyTest
Engineering runs
Heater replaced
Neutron background measurement
Base circuit design must be finalized
Crane problem
NeutronShield?
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
Pi- BeamTest
Liq.Purif.
PM + Src Inst
2004
Platf.
MEG
Prac
Neutr.BG
DNOSAJJMAMFJ
GottaMEGBeam Time
Prototype
Drift Chamber
TestDAQ
Trigger
Full Calorimeter
LPT
Mechan.Matching
TestTiming Counter
Commiss.Part 1
Beam Line
Calibration(Wed)
COBRA
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
BTSTest
Commiss.Part 2
BGTest
Inst
InstInst
AMD20062005FJNOSAJJMAMFJ
ShutdownMEGGotta?MEGShutdownBeam Time
Mounting &Testing
MountingDrift
Chamber
InstDC
Electr.DAQ
InstTrigger
TestStudies
(Wed + remote)Assembly
Crane+Tent
Cryo.Installation
Full Calorimeter
PMT testing + calibrationLPT
BGTest
Timing Counter
Full BeamLine Test
Beam Line
FieldMap
COBRA
A. Baldini: Assisi 21 sett.2004
LXenon
• PMT(300) (550)500 K€ -100K€
• Criostato 200 K€ (criostato)
200 K€ (supporto + finestre)
Trigger
• Prototipi 40 K€
• Sistema completo 100+330 K€
-130 K€
Timing counter
• APD + fibre (interno) (160) 130K€-30 K€
• PMT (100: esterno) (315) 135K€
-180 K€
• Scintillatore 50 K€
• Calibrazione 100 K€
• Meccanica 50 K€
Splitters
• Sistema completo 115 K€
TOTALE 1770 K€
Assegnato 1155 K€
Risparmio 440 K€
Previsto 2210 K€
Stime di costo aggiornateStime di costo aggiornatePrevisioni Assegnazioni Risparmi
Non previsti:
Software (40K€)
Calibrazioni (90 K€)