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GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma 25-06-2002 1 Richiesta di partecipazione alle spese per il procurement attraverso il meccanismo del.

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1 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Richiesta di partecipazione alle spese per il procurement attraverso il meccanismo del ‘frame contract’ CERN-IBM per l’utilizzo della tecnologia DSM (.25  m). Fondi (200KE CORE) assegnati a Padova. Primo contratto per un engineering run dei chip di controllo: quota totale CHF; partecipazione INFN CHF (Gruppo1 di Maggio); impegno dei CHF rimanenti per acquisto 250 wafers (costo stimato CHF distribuiti ) Acquisto elettronica read-out tracciatore di CMS APV25 APV 25 Problema Highly Ionizing Particles Risultati test beam PSI Conclusione

2 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Tutti i componenti sul rivelatore devono essere rad-hard (10Mrad) Elettronica di read-out del tracciatore

3 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma APV25: il chip di front -end APV25-S1 (Agosto 2000) Dim. del chip 7.1 x 8.1 mm Finale APV25-S1 (Agosto 2000) Dim. del chip 7.1 x 8.1 mm Finale programmable gain Low noise charge preamplifier 50 ns CR- RC shaper 192-cell analogue pipeline 1 dei 128 canali SF Analogue unity gain inverter S/H APSP 128:1 MUX Differential current O/P

4 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Stato g Layout del reticolo e del wafer Diametro wafer 200mm #APV25 ≈ 450 #APVMUX+PLL ≈ 110 Dim. reticolo18,4 x 14,4mm

5 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Sorgente di raggi X; irraggiamento con i chip sotto bias ed in condizioni normali di lettura. Test di irraggiamento APV25 (IC e Padova) Nessun cambiamento del rumore dopo l’irraggiamento 10 Mrad Pre-rad APV25-S1 Test ripetuti con elettroni da Linac da 10 MeV (80Mrad) e neutroni da reattore (2.1x10 14 cm -2 )

6 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Sono (ovviamente) componenti indispensabili per partire con la produzione dei moduli (ibrido di read-out) prevista per Novembre APV25

7 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Il solo dubbio: Highly Ionizing Particles Test Beam 25 ns X5 Novembre01 Evento con Heavily Ionizing Particle Tipico evento di HIP osservato nel Monitor Online del Test Beam a X5 (fenomeno raro, osservabile grazie alla estrema pulizia delle condizioni di acquisizione)Tipico evento di HIP osservato nel Monitor Online del Test Beam a X5 (fenomeno raro, osservabile grazie alla estrema pulizia delle condizioni di acquisizione) Baseline saturata con cluster largoBaseline saturata con cluster largo Rate osservato: 4x10 -4 per detector per  incidente (120 GeV) consistente con la simulazione FlukaRate osservato: 4x10 -4 per detector per  incidente (120 GeV) consistente con la simulazione Fluka Dead time 300 ns ?Dead time 300 ns ?

8 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Test beam al PSI (May02) TIB1, TIB2, TIB3, TEC1, TEC2, TEC3, TOB1, TOB2, TOB3, TOB4, TOB5, TOB6 TIB1, TIB2, TIB3, TEC1, TEC2, TEC3, TOB1, TOB2, TOB3, TOB4, TOB5, TOB6 100, 50, 100, 100, 100, 100, 50, 50, 75, 100, 50, 100 (  ) 100, 50, 100, 100, 100, 100, 50, 50, 75, 100, 50, 100 (  ) PM1 PM2 PM3 Beam: Beam: 300 MeV pions (+/-) 300 MeV pions (+/-) 72 MeV protons 72 MeV protons 20 ns bunch structure 20 ns bunch structure Detectors: Detectors: 3 TIB: pitch~120  m, thickness~300  m 3 TIB: pitch~120  m, thickness~300  m 3 TEC: pitch~200  m (variable), thickness~500  m 3 TEC: pitch~200  m (variable), thickness~500  m 6 TOB: pitch~180  m, thickness~500  m 6 TOB: pitch~180  m, thickness~500  m

9 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Profilo del fascio

10 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Rapporto segnale-rumore S/N scala correttamente con lo spessore Rumore in “peak mode” 1.5ADC counts

11 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Studio di rate di HIP e tempo morto t=0 t=150ns

12 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Studio di rate di HIP e tempo morto t=175 t=200ns

13 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Misura di HIP rate Integral distribution of CM, normalised to number of good triggers, planes and incident pions (at 90 degrees !) HIP cut Runs with  + give similar results  - runs - 1/2 stat. -  clear factor between 300  m and 500  m  confirmation of the reduction of HIP rate with smaller R inv with smaller R inv Preliminary HIP rates: TIB 50  (2.3±0.1) TIB 100  (3.7±0.1) TEC (100  )(6.2±0.1) TOB ~50  (5.5±0.1) TOB 75  (5.8±0.2) TOB 100  (6.2±0.1) Linear behavior with thickness

14 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Misura di tempo morto dead-time (<~100 ns) recovery time (~250 ns) overshoot (>400 ns) Profile histos of the average CM vs time grouped according to modules and resistors  X5 (+lab) results confirmed with much higher accuracy  chips with lower resistors recover first  “reasonable” CM value restored after ~300 ns Work to do in order to find the “true” dead-time value

15 GuidoTonelli/Università di Pisa ed INFN/Gruppo1/Roma Conclusioni Cosa ci aspettiamo in termini di efficienza del tracciatore? Gli studi sono ancora preliminari, c’è necessità di analizzare in dettaglio tutti i dati e di raffinare la simulazione. Pur scegliendo un approccio molto conservativo non ci aspettiamo effetti troppo significativi. Inefficienza per evento nel primo layer TIB (fattore 2 di sicurezza) bassa luminosità: 0.3%-0.6% alta luminosità: 1.5%-3% Effetti trascurabili su pattern recognition e su efficienza di tracciatura. Confermiamo la richiesta di autorizzazione al procurement degli APV25


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