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Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Sistema di calibrazione temporale Trasmissione del Clock e del tempo assoluto Nemo Fase1.

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1 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Sistema di calibrazione temporale Trasmissione del Clock e del tempo assoluto Nemo Fase1

2 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Sommario Scheda TimCal Design Circuito Ottico Interfacce ottiche Misura dei ritardi di fibra Sistema di calibrazione esterno Sistema di trasmissione del clock e trasmissione delle informazioni temporali

3 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Scheda TimCal Nuova versione perfezionata per poter supportare calibrazioni infra–piano; Due tipi di regolazione: coarse e fine, ciascuna suddivisa in 100 step; Allinizio del luglio scorso il setup è stato accordato al sistema di acquisizione per garantire 1 p.e. al minimo e 10 p.e. al massimo di intensità in ogni piano; Prova di stress effettuata. Dopo il deployment sono state trovate tutte funzionanti. Impulsatore Interfaccia led/fibra Condizionamento Alimentazione Controllo Connettore scheda Main Connettore alimentazione LED Agilent HLMP CB15 InGaN Blu; Lunghezza donda 472 nm; Consumo TimCal (5V e 12V) minore di 150 mW.

4 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Schema ottico Electro-optical connector Splitter 10/90 1x2 Splitter 50/50 1x2 Splitter 50/50 2x2 Optical Module To lower floor TimCal To upper floor Lo stesso impulso generato dalla TimCal viene inviato verso i moduli ottici con tempi fissati; Permette di illuminare due moduli ottici di tutti i piani adiacenti Configurazione identica per tutti i piani; Possibilità di estensione a qualunque geometria e configurazione della torre.

5 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Implementazione schema ottico Electro-optical connector Splitter 10/90 1x2 Splitter 50/50 1x2 Splitter 50/50 2x2 To lower floor TimCal Optical Module To upper floor Fibra scelta: TorLabs multimodo ASF 50/125Y (NA 0,22), ha attenuazioni leggermente inferiori nel campo del visibile Componenti commerciali, di facile reperibilità e basso costo

6 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Interfacce ottiche In mancanza di soluzioni commerciali è stato necessario ingegnerizzare entrambe le interfacce; Un lunga e accurata fase di indagine e numerosi tentativi per facilitare la fase di integrazione e per non dilapidare la potenza ottica disponibile; In entrambi i casi la resistenza alle vibrazioni e la conservazione della posizione è fondamentale 10° 12,7°

7 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Misura ritardi di fibre Misura per differenza; Tra le due fibre di riferimento viene inserita la fibra da caratterizzare; regolazione ad un segnale di riferimento. TimCal di riferimento Hamamatsu H6780 Piccolo Rise Time (0.78 ns) Piccolo TTS (0.28ns) Fibra ottica di riferimento (20+1 m) Discriminatore TDC PC Memorizza tempi Inizializza TimCal Invia comando start Attuatore start stop comandi

8 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Calibrazione Temporale onshore Impulsi inviati da ununica sorgente tramite fibre esterne calibrate; Necessità di torre oscurata e sistema di acquisizione attivo Impulsi sincroni con lintero clock della torre Permette di confutare il sistema interno TimCal di riferimento Sistema di splitting Sistema di trasmissione del clock Sistema di acquisizione Sistema implementato su un numero limitato di moduli ottici con risultati confortanti

9 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Clock Shore Station TDC SR620 Stanford Research System Ricevitore Symmetricomm XLi – GPS Antenna GPS PC Cronos Crate NI PXI con FPGA board 1Mgate Recupero clock derivato da GPS e Fan-out verso FCMdream in frequenza e formati opportuni Ricezione data e ora attraverso il formato IRIG e trasmissione a FCMdream con canale parallelo (trasmissione numero di trama) Controllo impulsatore TimCal Misura del tempo Go-and-Back FCM_onshore/FCM_offshore attraverso TDC XLi – GPS Symmetricom TDC Interfaccia Clock 10MHzIRIG B 4 X LVDS Clock 4MHz 4 X LVDS Dati 4MHz Crate PXI FPGA Stop x Start x GPIB Seriale Antenna GPS PC Cronos SCSI

10 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Problemi riscontrati

11 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Nuove funzionalità

12 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Conclusioni Disegno scheda Time_Cal finalizzato Schede Time_Cal in produzione Componenti acquisiti Specifiche verificate con il fotomoltiplicatore che verrà utilizzato in NEMO fase1 Test di interfaccia con la scheda MAIN, effettuato Attività in corso Costruzione di una dark box per test con PMT-NEMO a Bari Implementazione della catena di cavi e splitter (sinergia con LNS) Valutazione della distribuzione di potenza ottica

13 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007

14 Timing shore station XLi – GPS Symmetricom TDC Stanford Research System SR620 Interfaccia Clock 10MHz IRIG B 4 X LVDS Clock 4MHz 4 X LVDS Dati 4MHz Crate PXI FPGA Stop x Start x GPIB Seriale GPS Antenna Symmetricom PC Cronos SCSI

15 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Gli apparecchi TDC SR620 Stanford Research System XLi Symmetricom GPS antenna Symmetricom

16 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Il PMT usato nella caratterizzazione del sistema Hamamatsu H6780 Advantages of this sensor: Fast Low rise time (0.78 ns) Low TTS (0.28ns) Compact High-voltage power supply implemented inside the module Easy to use 5.5 cm

17 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Fall time ~ 2.5 ns FWHM < 7 ns Standard deviation of time delay from trigger < 100 ps Test dellimpulsatore seguito da 20 m di fibra

18 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Fibra ottica Selected fiber: Thorlabs ASF50/125 Multimode 0.22 NA Core 50 m Fibre esaminate ASF50/125 Cordis single window 850 nm BFH 200um BFL 200um GIF625

19 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Test con PMT di NEMO

20 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Fall time ~ 2.8 ns FWHM ~ 7 ns Standard deviation of time delay from trigger < 100 ps Test dellimpulsatore seguito da 40 m di fibra

21 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Risultati test con PMT di NEMO accoppiamento fibra-PMT non è un problema potenza ottica dellimpulsatore adeguata (ma va regolata) intensità di impulso ottimale al fotocatodo: ~ 30 fotoelettroni (per minimizzare dispersione nelle misure) test va ripetuto la nuova scheda TIME_CAL e con lelettronica di acquisizione di NEMO

22 Martino Ruppi - CM Catania 12 – 14 febbraio 2007 Fall time ~ 3.6 ns FWHM ~ 8 ns Standard deviation of time delay from trigger ~ 100 ps Test dellimpulsatore seguito da 60 m di fibra


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