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I rivelatori MDT per lesperimento ATLAS al CERN: messa a punto della procedura di certificazione finale. Candidata Michela Marafini Relatrice Alessandra.

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Presentazione sul tema: "I rivelatori MDT per lesperimento ATLAS al CERN: messa a punto della procedura di certificazione finale. Candidata Michela Marafini Relatrice Alessandra."— Transcript della presentazione:

1 I rivelatori MDT per lesperimento ATLAS al CERN: messa a punto della procedura di certificazione finale. Candidata Michela Marafini Relatrice Alessandra Tonazzo Anno Accademico 2003/2004

2 Obiettivi Definire e redigere una procedura dettagliata delle fasi di: CERTIFICAZIONE dei rivelatori MDT dello spettrometro a muoni per lesperimento ATLAS al CERN. Sommario della presentazione il CERN e lesperimento ATLAS i rivelatori MDT Procedura di certificazione

3 CERN Centro Europeo per la Ricerca Nucleare (1954) Realizzazione di LHC (Large Hadron Collider): acceleratore per la collisione di fasci di protoni ad unenergia di 7+7 TeV. Cercare levidenza sperimentale diretta dellesistenza del bosone di Higgs la particella che permette a tutte le altre di acquisire una massa La sola prevista dal Modello Standard non ancora osservata direttamente.

4 In uno dei punti di intersezione dei fasci di protoni è in costruzione: A Toroidal LHC ApparatuS. Lesperimento ATLAS La sua funzione è quella di misurare limpulso delle particelle prodotte nelle collisioni pp e di identificarle. Schematizzazione di LHC.

5 ATLAS Spettrometro per µ Solenoide Calorimetro elettromagnetico Calorimetro in avanti Toroide dellendcap Toroide del barrel Rivelatore interno Calorimetro adronico Schermatura radiazioni 46 m 22 m

6 Si ricostruisce la TRACCIA dei muoni che attraversano lo spettrometro. Si calcola il RAGGIO di CURVATURA. Si ottiene il valore dellimpulso 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

7 MDT ( Monitored Drift Tube) Chamber start stop TDC ADC Tempo di deriva degli elettroni Ampiezza del segnale Tubo in Alluminio R=15mm Spessore 400 m Relazione r-t per ricavare la distanza Miscela di gas: Ar-CO % Pressione assoluta 3 bar Guadagno 2x10 4 (HV=3080 V) Tempo di deriva massimo 700 ns Risoluzione spaziale ~80 m Camere BIL (Barrel Inner Large): 2 MultiLayer x 4 Layer x 36 (o 30 o 24) MDT Lunghezza = 2.6m

8 Commissioning Ogni esperimento necessita di una fase di certificazione in cui testare tutta la strumentazione necessaria prima dellinstallazione definitiva. - Montaggio: - Test: Roma Pavia Tenuta gas Allineamento Alta tensione Rumore elettronico Dati da raggi cosmici Sito di test al CERN Sistema del gas Cablaggio Sito di test avviato nel giugno 2004

9 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

10 Cavi e scatola di distribuzione dellalta tensione Cablaggio ELMB sensori di temperatura, campo magnetico, alimentazione e programmazione dellelettronica 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 digitalizzazion e per i sensori di allineamento - Led e CCD - collegamento al PC

11 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.

12 Allineamento - Projective: Allineamento di due camere una sopra laltra. 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 allaltra. 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.

13 Misure di allineamento La 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. Edunque 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.

14 Alta tensione Ogni tubo viene collegato, tramite i cavi dellalta 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.

15 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 unacquisizione 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 4 24 tubi 1 scheda (mezzanino) 1 cavo di segnale

16 Dati da raggi cosmici Quando un evento viene rilevato in sequenza dallo scintillatore in alto e da uno scintillatore in basso si può considerare levento interessante. Raggi cosmici μ BIL scintillatori Rate di coincidenza medio 60Hz Fibra ottica per la trasmissione dei dati. Cavi per il segnale Trigger da raggi cosmici Programmazione dellelettronica ELMBMOTHERBOARD CSM

17 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 lacquisizione dati.

18 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 allinstallazione nella caverna, prevista per il In questa tesi sono state definite le procedure per la certificazione finale dei rivelatori MDT per lesperimento 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.

19 Conclusioni 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.

20 Grazie a tutti !


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