The never-ending story of the BaBar RPCs -GT improvements -Production status and schedule -Motivation for additional request -Belt project -The 17/18 layer.

Presentazione sul tema: "The never-ending story of the BaBar RPCs -GT improvements -Production status and schedule -Motivation for additional request -Belt project -The 17/18 layer."— Transcript della presentazione:

1 The never-ending story of the BaBar RPCs -GT improvements -Production status and schedule -Motivation for additional request -Belt project -The 17/18 layer story -Remediation status (a bit of hope) -Summer installation: a preview

2 Production technology improvements http://www.pd.infn.it/CSN1/riunioni/18-12-2001/morganti_rel_rpc.pdf

3 Circuito di oliatura

4 Sala assemblaggio

5 Certificazione olio di semi di lino

6 Controlli di qualita in assemblaggio gap

7 Controlli di qualita in volumi di gas Tutto questo e un salto culturale, sopratutto per GeneralTecnica, di estrema importanza

8 Cornici preforate

9 Final certification

10 Production status (gap TB/M) GAP (TOP/BOTTOM + Middle) fatte (totale incluso scarti) = 183 scarti (cozze) = 11 (le cozze sono state usate come camere sacrificali) scarti recuperabili (leakage) = 2 totale gap usabili (incluso leakage) = 172 totale gap testate (QC/QA) = 172-26(*)-27 (**) = 119 (*) = da oliare (**)= da sigillare GAP da costruire = 47 (19 T/B + 28 M)

11 Production status (envelopes TB/M) ENVELOPES TOP/BOTTOM envelopes assemblati: 40 (12 FT19 + 28 FT02) envelopes testati con i cosmici: 36 (8 FT19 + 28 FT02) envelopes spediti : 12+10 =22 pronti per la spedizione = 10 ENVELOPES MIDDLE none Envelopes da assemblare = 69

12 Production status (belt) BELT belt assemblati: none Belt da fare: 24 Camere da costruire e assemblare = 24

13 Schedule Gap giorni lavorativi a GT ancora allocati a BaBar = 30 max 2 gap/day = 60 gap. GAP da costruire = 71 (19 T/B + 28 M+ 24 Belt) Envelopes considerando 1 envelopes/day e 71 envelopes da fare la produzione non finisce prima della settimana del primo maggio

14 Ulteriori richieste Si capisce quanti progressi siano stati fatti nella produzione industriale degli RPC. Questo non e avvenuto a costo zero per BaBar dato che molte delle prove sono state fatte utilizzando il finanziamento ricevuto per la costruzione del FECap ritenendo funzionale al progetto lo svolgimento di alcuni test non previsti in fase iniziale. Ce stato cioe un veloce R&D strettamente finalizzato al miglioramento delle procedure costruttive. Quindi: overspending, necessita del trasporto per via aerea, valutazione del numero di spares, inclusione della Belt nel progetto, un acquisto di ulteriori cavi segnale funzionale alla schedula stretta di installazione e infine un primo intervento sul barrel necessario per la remediation.

15 Il progetto Belt Design criteria –Leave gap accessible –Be easily removable –RPCs narrower than envelope, so that the 2 layers can be offset in Z and the buttons are not aligned –Minimum number of RPC sizes 2 sizes –Large Belt positions 2,3, & 5 Need 12 + spares Position 5 chambers require HV, DAQ, and Gas lines 2 m longer than the others. Extensions? –Small Belt positions 1 & 4 Need 8 + spares Possible future improvements –Preliminary studies on belt under the forward door using either of 2 sizes

16 5 4 3 2 1

17 This area is used to get the wires, cables and tubing to the racks In conclusione: 4 camere * 5 lati + 4 camere (sotto o spares)

18 Belt physics motivation

19 Ageing - Young chambers A Novembre 2000 sono state installate 12 camere (24 moduli) nel Forward End Cap. Esse sono operative da Gennaio 2001. Possiamo quindi caratterizzarne il funzionamento dopo un anno di run. Queste camere hanno poco olio, la sua superficie e perfettamente polimerizzata e le analisi chimiche non hanno rilevato tracce di contaminanti. Il loro comportamento e piuttosto istruttivo. Esse appartengono a tre categorie; a)20 moduli a bassa esposizione (frazioni di Hz/cm 2 ) b)2 moduli a media esposizione (1 Hz/cm 2 ) c)2 moduli ad alta esposizione (5 Hz/cm 2 ) Erano tutte uguali a t=0, circa 0.5 A/m 2 di dark current in plateau

20 Ageing - Young chambers A Novembre 2000 sono state installate 12 camere (24 moduli) nel Forward End Cap. Esse sono operative da Gennaio 2001. Possiamo quindi caratterizzarne il funzionamento dopo un anno di run. Queste camere hanno poco olio, la superficie e perfettamente polimerizzata e le analisi chimiche non hanno rilevato tracce di contaminanti. Il loro comportamento e piuttosto istruttivo. Esse appartengono a tre categorie; a)20 moduli a bassa esposizione (frazioni di Hz/cm 2 ) b)2 moduli a media esposizione (1 Hz/cm 2 ) c)2 moduli ad alta esposizione (5-10 Hz/cm 2 ) Erano tutte uguali a t=0, circa 0.5 A/m 2 di dark current in plateau

21 Currents The current drawn by the inner (blue) 20 modules has gone up to 200 A at the end of the year (with beam !). Green is 17+18. It looks strictly proportional to time (integrated charge), it makes still a tiny current (~ 4 A/m 2 ) but……

22 Efficiencies (inner) -1.4 %/year -4.8 %/year ~-8 %/year

23 Rates (inner layer) Rates for normal chambers 1-2 kHz/m 2 seen in cosmic running Quick evaluation for integrated charge: Q= rate*streamercharge*time ~ 5*10 3 *10 -9 *3*10 7 ~ 150 C/m 2 (tragically small)

24 Rates (outer layers) Outer chambers at ~15 kHz/m 2 in cosmic running Increased since the Beginning for layer 17, Started to decrease for Layer 18 in July (!?)

25 Rates (from beam background) 1 layer= 12modules 1 module ~ 2m 2 Therefore: ~200kHz/m 2 in 18 and ~50kHz/ m 2 in 17 (we are working hard on understanding and fixing this by shielding)

26 Rates (from beam background) 1 layer = 12modules 1 module ~ 2m 2 Therefore: ~150kHz/m 2 in 18 and ~25kHz/ m 2 in 17 Actually layer 18 runs at the saturation limit Given a resistivity ~5 * 10 11 cm, the streamer rate ( ) is limited by the drop of voltage : V= 2 (d/S) * q * No need for a measurement, the efficiency in a collision run will be 0.

27 Evolution of efficiency (cosmics) 17 18 Feb19 Dec04

28 Visualization of the disease 17 18

29 Remediation -very desirable both on short term (stop decreasing muon ID ) -and on long term (avoid barrel replacement, a real bloodshed) -we followed many paths (see BaBar Coimbra talk from C. Lu) -mostly driven by the prejudice that chemistry is wrong in our RPC -got only temporary (though impressive) inversions of behaviour both with O 2 and Ar flow (no HV applied) -promising results with a combination of Ar and reverse (direct ?) HV (most of the work done at LNF, confirmed at SLAC and Princeton)

30 BTW (effect on -ID) Tight selection Loose selection Baseline one year (2001)

31 Method Fflow pure Ar and apply a reverse voltage which makes the current go into the 200 A region (HV ~ 5kV). Wait until Q~ 300C. Set back RPC conditions. This is IFR047 before and after cure. It is a removed FECap chamber. V

32 Time persistency The recover of efficiency persists over a couple of month time. A total of 10 chambers have shown somewhat a similar behaviour in lab June 26 Dec 15

33 Visual inspection Chemical analysis being done

34 A failed attempt on the field We have run an attempt during X-mas vacation on a few barrel modules mainly to understand the context and evaluate the difficulty and the need for carrying on a mass remediation. We have learned a lot but we have no meaningful results on the efficacity In short: -half of the modules have shown gas flow problems -> survey of the situation and prepare an intervention -most of the modules have shown a HV mismatch -> redo the entire distribution system -not enough (by far) charge given, no results to present now We are preparing further tests, making use of the backward ECap mainly

35 Installazione -a Marzo potremmo discutere lo sblocco del s.j. per linstallazione -una schedula che tiene in conto la maggior parte delle attivita ce (manca la parte del barrel [HV, gas, remediation]) I punti principali sono: - Installazione 1 Luglio - 30 Ottobre - 2 turni per 5 giorni e 1 il sabato per il lavoro duro e 1 semiturno di QA a seguire - contributo stimato di 24mu di personale tecnico ( da raffinare, 1 TM, 2EM, 3TE per 4 mesi) [US contribuisce con >30] Ingegneri e fisici da aggiunger

36 Crude task list To add: redo distribution system on barrel improve on gas distribution and monitoring run a mass remediation if proven from test we are doing

37 Gory details

38 Gory details (cont.) Intensive manpower need !

39 Conclusioni E dura, mi serve il vostro aiuto, ma ce la faremo.