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16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Silicon Strip Detectors 5.4 m Outer Barrel –TOB - Inner Barrel –TIB- End cap – TEC- 2,4 m volume 24.4.

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1 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Silicon Strip Detectors 5.4 m Outer Barrel –TOB - Inner Barrel –TIB- End cap – TEC- 2,4 m volume 24.4 m 3 temperatura – 10 0 C Inner Disks –TID- Ibrido di FE con FE ASICS Pitch adapter Sensori al silicio CF frame Numero elevato di sensori (rods, petals, shells) (rods, petals, shells) 6,136 Thin 300  m (1 sensor) 9,096 Thick 500  m (2 sensors) Moduli e elettronica Rad-hard 75,376 APV chips

2 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Tracker Schedule

3 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Mock-up del Tracker Dimensioni reali. Costruito per: Test di cablaggio e per le prove di inserzione Test di installazione in CMS

4 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro TIB Layer 3 TIB layer 3 – Questa shell è in fase avanzata di realizzazione Survey dello stampo

5 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Status del procurement (1)TIB+TID Stampi ordinati in Febbraio. Il Tender per la fibra di carbonio è stato inviato il 5 Giugno.Stampi ordinati in Febbraio. Il Tender per la fibra di carbonio è stato inviato il 5 Giugno. Gli stampi per il layer 3 sono presso la ditta incaricata di produrre il layer. I componenti in fibra sono attesi per Ottobre a Pisa dove verranno qualificati. L’attrezzatura per assemblare i componenti assieme è quasi completata.Gli stampi per il layer 3 sono presso la ditta incaricata di produrre il layer. I componenti in fibra sono attesi per Ottobre a Pisa dove verranno qualificati. L’attrezzatura per assemblare i componenti assieme è quasi completata. La produzione degli altri stampi verrà sbloccata successivamente alla qualifica dei componenti in fibra del Layer 3.La produzione degli altri stampi verrà sbloccata successivamente alla qualifica dei componenti in fibra del Layer 3. La realizzazione dell’attrezzatura per l’assemblaggio degli altri layer è soggetta alla pre- produzione del layer 3 ed il successivo controllo di qualità (fine 2002).La realizzazione dell’attrezzatura per l’assemblaggio degli altri layer è soggetta alla pre- produzione del layer 3 ed il successivo controllo di qualità (fine 2002).TEC Gli ordini per tutti gli elementi strutturali di supporto sono stati fatti attraverso il CERN. Il materiale sarà consegnato ad Aachen per la fine dell’anno.Gli ordini per tutti gli elementi strutturali di supporto sono stati fatti attraverso il CERN. Il materiale sarà consegnato ad Aachen per la fine dell’anno.

6 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Status del procurement (2)TOB: La produzione dei profili in fibra di carbonio per le Rods è cominciata a Marzo La prima consegna (3% del totale) è stata fatta in Giugno. Le due consegne rimanenti sono previste per Ottobre 2002 e Febbraio 2003.La produzione dei profili in fibra di carbonio per le Rods è cominciata a Marzo La prima consegna (3% del totale) è stata fatta in Giugno. Le due consegne rimanenti sono previste per Ottobre 2002 e Febbraio I disegni e le specifiche per gli inserti metallici sono pronti. Ci si aspetta la consegna di questi componenti a fine anno e/o primi mesi del 2003.I disegni e le specifiche per gli inserti metallici sono pronti. Ci si aspetta la consegna di questi componenti a fine anno e/o primi mesi del Ruota di supporto del TOB: in corso il controllo dei disegni e delle specifiche. Invitation to tenders per Novembre Si prevede che la struttura sia pronta per la fine del 2003.Ruota di supporto del TOB: in corso il controllo dei disegni e delle specifiche. Invitation to tenders per Novembre Si prevede che la struttura sia pronta per la fine del 2003.CAVI: -Prototipi di tutti i cavi sono stati specificati e comprati ( spezzoni di cento metri che sono in corso di test). 2 Tipi "Low Impedance Cable" in rame (Diametri : 16,5 mm, 12 mm) - 1 Tipo "Multi Service Cable" in rame - 1 Tipo "Multi Service Cable" in alluminio rivestito di argento (solo 2-3 venditori identificati). -Prototipi di tubi (Cooling e Dry Gas) selezionati e acquistati (CERN). Già installati nel Service Channel Mock Up. Pronti per il procurement delle sezioni sul criostato esterno e magnete.

7 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Moduli prodotti 25 TOB L3 fatti + 7 in produzione 12 TIB L3 fatti + 4 in produzione 13 TEC R6 fatti + 9 in produzione Fino ad adesso, ~ 60 moduli di tipo differenti sono stati realizzati utilizzando ibridi prototipali in ceramica, FR4 and Flex. Questi moduli sono stati usati per qualificare le procedure di assemblaggio e per i system tests.

8 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro System Test: TOB Read out con sorgente Beta (Ru) Signal/Noise in deconvoluzione ~ 15

9 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro System Test: TIB A Firenze è stata implementata una catena di read-out con tutta la parte ottica finale (sia digitale che analogica) per la lettura dei moduli TIB (system test).

10 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro TIB System Test a Firenze con i Prototipi dei Power Supplies

11 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro TIB System Test a Pisa Integrazione meccanica dei moduli e degli opto ibridi. Mock-up di un settore del Layer 3, completo di cooling e di connessioni elettriche.

12 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro System Test: TIB I risultati indicano che sia il rumore che la linearità sono molto buoni e secondo specifiche.

13 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori Primavera/Estate 2002, qualifica dei prototipi di alimentatori (PSU: LV+HV) ordinati (CAEN e LABEN) alla fine del Quadro complessivo positivo: il Tracciatore ha un sistema di alimentazione. “Ritocchi” in corso o in programma. +2.5V, +1.25V (10-15 Amp), 2 x 600 V (20 mA) Distanza ~ 100 metri, isolati (floating fino a qualche MHz) Recupero veloce overshoots Nello stesso periodo: Costruzione di una stazione automatica (prototipo) per la qualifica (della produzione) degli alimentatori. Ricerca di mercato e messa a punto di una tecnica costruttiva per cavi di potenza, costruzione/qualifica di prototipi.

14 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori

15 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Prototipo CAEN

16 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Prototipo LABEN

17 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori La fase dimostrativa del progetta e’ da ritenersi conclusa.La fase dimostrativa del progetta e’ da ritenersi conclusa. Una volta eseguiti i “ritocchi” e ampliato ulteriormente il system test, seguira’ la stesura particolareggiata dell’architettura definitiva del sistema.Una volta eseguiti i “ritocchi” e ampliato ulteriormente il system test, seguira’ la stesura particolareggiata dell’architettura definitiva del sistema.

18 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori Questi prototipi sono stati gia` stati connessi a moduli TIB (TIB system test) con 150 metri di cavo. I risultati sono eccellenti. CAEN 150m ns ADC units

19 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Common Mode TIB V bias Deconv ADC channels Peak

20 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori LABEN,150 metre 2.5V & 1.25 noresistors 1 ms/div 50 mV/div LABEN,150 metre 2.5V & Ohm Hard reset effect with 8 APVs 135 mV

21 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alimentatori

22 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Thin modules (ss +ds) Thick modules (ss +ds) 9,648,128 strips  electronics channels 75,376 APV chips 25,000,000 Bonds 210 m 2 of silicon sensors (162m m 2 ) FE hybrid with FE ASICS Pitch adapter Silicon sensors CF frame Componenti del modulo Cornice di Kapton

23 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: ASICs : APV 82% 27% 10% 79% 33% 47% 1 st 2 “silicide” lots 3 rd lot replacements for “silicide” lots Yield histograms/lot per tutti i wafers testati (yield medio in verde) Evidenti differenze tra lotti Ci sono ancora dei problemi di processo (silicide step ma non solo) eng. lot Velocita’ del test migliorata, ~ 6 hrs/wafer ( ~4 volte quella necessaria in caso di yield buono). Ottimo contatto con IBM per risolvere il problema. Ci sono abbastanza APVs per ~ 1000 moduli.

24 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro  CCU, PLL, DCU (due versioni), LVDSBUF, LVDSMUX, RX40, LLD  Tutti gli ASICs sono stati prototipati e validati nel  Engineering run con ~ 4 wafers: –Sottomissione Feb –Ricevuti i componenti packaged in Agosto 2002 Tutti funzionano »Yield > 85 %  Lotto di produzione (> 80,000 chips) sottomissione in Settembre 2002 –Pronto a Gennaio 2003 –Pronto il contratto per i test di produzione (in out- sourcing) Modulo: ASICs : Controlli Sufficienti per ~1000 moduli

25 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: FE Hybrid !!! Ibrido in ceramica prodotto presso Mipot e Dorazil Kapton cable saldato ASICS “nudi” e bondati Ibrido in FR4: Economico e leggero Kapton cable saldato Possibile solo con packaged ASICS vias molto piccoli Molto delicato ! !!! Ibrido FLEX: (2 bottom layer in FR4, 2 top in polyamide) Kapton cable incluso

26 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: FE Hybrid (Flex) Ordini dati alle ditte, in Luglio, con 2 strategie differenti: 1 ) Aumentare lo spessore del FR4 2) Realizzare 4 layers in polyamide e laminare l’ibrido su fibra di carbonio o FR4. Consegna a fine Settembre

27 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: FE Hybrid Inoltre: Un altra ditta ( Dyconex) si e’ aggiunta alle precedenti. Le ditte in grado di montare i componenti sono state identificate e sono in fase di validazione. Documento con le specifiche tecniche ~ pronto Goal : ordinare 3 x 300 ibridi a ditte differenti appena soddisfatti delle nuove versioni.

28 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: Frames Componenti in Fibra di Carbonio (CF): CF plates: Contratto firmato.Contratto firmato. Produzione pre-serie sotto test a Pisa.Produzione pre-serie sotto test a Pisa. Consegna dei batch di produzioni: 31/1/03-1/7/03-1/11/03Consegna dei batch di produzioni: 31/1/03-1/7/03-1/11/03 Taglio: I CF plates tagliati secondo specifiche da una ditta.I CF plates tagliati secondo specifiche da una ditta. Richieste ad altre ditte offerte e prove di taglio.Richieste ad altre ditte offerte e prove di taglio. Assemblaggio: –TEC: cominciato al IIHE (Brussels). –TOB: cominciato al Optic Laboratories (Pakistan) –TIB: offerte ricevute dal Optic Labs e da una ditta italiana. Isolante in Kapton: –Per il TIB (responsabilita’ INFN) gia’ pronta la preserie di 200 pezzi, pronti a ordinare la produzione finale. –TOB e TEC, preserie pronta e tender in corso.

29 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: Pitch Adapters Market Survey: Delle 6 ditte che hanno risposto, 4 sono state bocciate, 1 e’ stata accettata e una ha appena inviato una campionatura per la qualifica (sembra OK). Call for tender: IT-3050 inviato alle ditte il 2/9/02. Delivery schedule: –primo pre-production batch: fine Gennaio 2003 –production batches: 4/03 - 7/ /03 Side orders inviati in Giugno per > ~ 800 moduli. Consegna ad Ottobre

30 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: Sensori In totale CMS ha gia’ ricevuto 1399 sensori. Qualifica e produzione secondo schedule TypeReceived OB2908 OB1186 W6a19 TypeReceived IB179 IB270 W245 W342 W450 ST Microlectronics Hamamatsu Irraggiamento con protoni a Karlsruhe e con neutroni a Louvain sono procedure standard per l’accettazione. Tutti i batch consegnati sono stati accettati dall’ “irradiation control”. Irraggiate 5% delle test structures e 1% dei sensori.

31 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: Sensori Sensori Hamamatsu: Qualita’ eccellente (solo 1 sensore rifiutato) Sensori ST Microelectronics: Problemi con la qualita’ meccanica. Molti sensori danneggiati e questo si traduce anche in problemi di qualita’ elettrica. Acceptance circa 60%. Con ST e’ stato definito un nuovo “production flow”, che minimizza l’ handling manuale dei pezzi. Inoltre sono state aggiunte dei “quality control gates” a ST per impedire che vengano spediti sensori danneggiati.

32 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Modulo: Sensori

33 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Moduli: Centri Qualifica Sensori

34 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Moduli: Centri Gantry per l’incollaggio

35 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Moduli: Centri Microsaldatura.

36 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Moduli: Start-up della produzione Cominceremo con la costruzione di circa 800 moduli durante un periodo di circa 3 mesi: 300 TOB2, 150 TECR6, 150 TECR4, 200 TIB2 Tutte le parti sono secondo schedule eccetto il FE hybrid. Questo non e’ un periodo isolato di produzione, ma e’ pensato per transire in modo “smooth” verso la produzione di massa (~ 800 moduli/mese).

37 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro The end

38 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Attività CMS Tracker – Italia L’Attività prevista per il 2003 è la seguente: 1)il completamento del test di sistema dei moduli doppia faccia del layer 1. 2)Il completamento della produzione dei primi 200 moduli di pre-serie. 3)L’avvio della produzione di massa con l’assemblaggio ed il test entro l’anno di 1400 moduli. 4)La parte strutturale della meccanica TIB sara’ assemblata e testata insieme al primo disco del TID. 5)E’ previsto inoltre il lancio della gara per la produzione dei power supply.

39 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro CMS Tracker – Italia. Milestones modules TIB/TID produced (*)February 2.System test for TIB (6 DS modules on a string of layer 1)April 3.Mechanical structure of the first TID diskJune modules TIB/TID produced (*)June 5.Tender of Power SupplyJuly modules TIB/TID produced (*)December 7.Complete mechanical structures TIB/TID build and testedDecember (*) s.j. to the delivery of the readout hybrids

40 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro CMS Tracker - Italia. Milestones 2002 (June 2002 status) 1.40 modules M200 producedJanuary 2.System test (6 modules in a string)March 3.Final specifications optical hybridMay 4.Start-up of module productionJune 5.Final specifications Power supplyOctober modules producedDecember 7.Layer 1 mechanical structureDecember

41 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Analog Optohybrid Comparison at equal gain Tenders done for TOB/TEC (Vienna) and TIB (Perugia) First delivery expected January 03 Foreseen delivery in agreement with the schedule

42 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Routing delle fibre ottiche Cavo con 8 ribbon di fibre Connettore MU Routing delle fibre attraverso una rod del TOB.

43 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Readout

44 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Readout: FED Schedule 2002/Q4 : 2 x RAL for test 2003/Q4 : ~10 x CERN 2004/Q4 : ~10 x FF2 manufacture 2005/Q2* : 500 x FF3 manufacture (*funds permitting) FF1 Design Status FF1 : Full scale Prototype FF2 : Pre-production FF3 : Final production

45 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alignment Internal alignment (rays 2,3,4):  100  m measurement of Si-module relative positions (for track pattern recognition)  10  m monitoring of Si-module positions stability (for track parameter reconstruction) External alignment (rays 1):  100  m measurement of TK position w.r.t. MS  20  rad measurement of TK orientation w.r.t. gravity both for joint TK+MS track fit Goals of the optical alignment system

46 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alignment Efficiency and Purity Studies ORCA Alignment Tools Preliminary! Resolution Studies No alignment Final alignment Optical alignment only

47 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Alignment tests ElementTest goalsCompletion Alignment module Transmition, reflection, resolution Dec 2002 PeriscopeCold-warm transition, mounts, stability May 2003 Scheme of Periscope Test Element of Periscope Test Stand

48 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Material Budget AR01 Now with AR01 superimposed

49 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Hip:Baseline recovery Average baseline position as function of time after HIP event –Curves grouped according to module type and resistor value –Can see profile of recovery and overshoot. –Modules equipped with lower resistor values recover first “deadtime” (~100 ns) recovery time (~250 ns) overshoot (>400 ns) Time after HIP [25 ns] Baseline position Nominal baseline position Fully- suppressed baseline

50 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Effects on reconstruction The APV inefficiency has been simulated in ORCA taking into account effects from dead time and dense environments (B-  jets) No base line shift has been simulated, but a given APV is given a certain probability of being switched off. The effect from dead time are always larger than those from high hit density. Given an effective dead time of 170 ns, the cluster reconstruction inefficiency on the first TIB layer is of the order of 1%, comparable or smaller than expected dead strips rate. The effect on B and  HLT selection algorithm is also negligible.

51 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Track Reconstruction Generation of seeds (Seed Generator) Construction of trajectories for a given seed (Trajectory Builder) Ambiguity resolution (Trajectory Cleaner) Final fit of trajectories (Trajectory Smoother) Each component has one or more implementation. Three different algorithms are currently fully implemented since last year New studies made in order to optimize the reconstruction time for HLT purposes

52 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Deep analysis on where the tracking time is spent: more than 80% in trajectory building On its turn, the time is spent in trajectory building mainly (~85%) searching for compatible Detectors in the next layer >80% <5% <10% New smart specialized code for that: searching compatible detectors 5 times faster overall, trajectory building 3 times faster Close to O(100 ms) CPU times for complex HLT tracker algorithms The tracker can be used at level 2 on all events Track Reconstruction: code speed-up

53 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro The Track Reconstruction can be made faster if specific assumptions are met: we are interested only in a region of the Tracker (e.g. close to a jet) we are not interested in the greatest possible precision on parameters regional seeding aimed at reconstruction of fast muons of p T >10 GeV; can be as fast as 100 ms regional tracking For most uses, 5 hits are already enough to ensure good track quality full tracking tracking stopped after N hits once a specific region of interest (e.g., around a jet) is detected, tracking can be restricted to it.  reconstruction with the tracker: only small parts of the detector are selected Use of the HLT: regional & conditional reconstruction

54 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Use of the HLT Momentum resolution with partial reconstruction Jet angles HLT using tracks

55 16-20, Settembre 2002CSN 1, Catania R. D’Alessandro Before improvements Use of the HLT


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