CMS RPC consuntivo 2014, attivita` e richieste 2015 Stefano Bianco (Resp. Attività RPC ) Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN Gabriella Pugliese (Resp. Attività RPC ) Università di Bari e INFN Roma 16 settembre 2014 per i gruppi di Bari, Frascati, Napoli, Pavia 1

Indice 1.La collaborazione RPC 2.Responsabilita` italiane 3.Attività Long Shutdown 1 4.Preparazione per RUN2 ( ) 5.R&D Fase 2 Introduzione Discussione approfondita durante la prossima riunione 23/9

S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Dott. Pigi Paolucci - I.N.F.N. of Napoli (ITALY) - Symposium on Collider Physics at Seoul (Korea) 3 Belgium CERN Bulgaria CHINA5 KOREA6 INDIA6 BELGIUM16 COLOMBIA6 N. Puebla2 PAKISTAN5 EGYPT3 CERN2 ITALY23 BULGARIA16 Georgia1 TOTAL86 La Collaborazione RPC 2014 BarrelItalyBulgariaChinaColombia EndcapKoreaPakistanChinaBelgiumCERN Upgrade ItalyPakistanIndiaColombiaCERN KoreaChinaBelgiumFinlandEgypt N. PueblaGeorgia Uniandes Nueva Puebla Italy UNA COLLABORAZIONE GLOBALE CON FORTE LEADERSHIP ITALIANA

S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre L1 ed L2

L3 DPG S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

L3 TC C RC RE4 S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

ATTIVITÀ LONG SHUTDOWN 1 S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Attività RPC in LS1 8 Completamento della 4 th stazione endcap camere RE4: costruzione, installazione e commissioning Link Board: costruzione, installazione e test Sensori temperatura ottici a FBG (Fiber Bragg Grating) Completamento della 4 th stazione endcap camere RE4: costruzione, installazione e commissioning Link Board: costruzione, installazione e test Sensori temperatura ottici a FBG (Fiber Bragg Grating) Manutenzione sistema: - ridurre percentuale canali morti (per problemi di elettronica o connettori HV) - ridurre, per quanto possibile, la perdita di gas. Manutenzione sistema: - ridurre percentuale canali morti (per problemi di elettronica o connettori HV) - ridurre, per quanto possibile, la perdita di gas. S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre 2014

Endcap upscope S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Installazione: completata on time (maggio 2014) Forte contributo italiano: G. Iaselli come Upscope Coordinator S. Buontempo come Tech. Coordinator Tecnici italiani nelle attività di costruzione, test ed installazione.

Endcap upscope 10 Completamento endcap con i dischi RE4: Costruzione e test di: 144 camere Controllo di qualità Bakelite a Pavia Costruzione delle gap in Corea Tre siti costruzione e test camere: CERN, GENT, BARC- MUMBAI Ultima certificazione di qualità al CERN, 904. Tecnici Italiani coinvolti nella costruzione dei SM Attività completata On time E On budget Production quality S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre 2014

RPC GIF (Pavia, Bari) 11 RPC aging test in March – August ‘14: Goals 1.Current monitoring vs. integrated charge 2.Bakelite resistivity monitoring vs. integrated charge 3.RPC rate capability study 4.COMPARE new RE4 with RE3 Hardware: 13 RE4 gaps 2 RE4 and 1 RE3 (old production) chambers fully equipped with electronics. Software Web base interface: allows to automatically perform the HV scan Store HV and currents information. HV applied is corrected for P and T variations. Data Analysis and Monitoring: Weather Station Interface: meteo station to monitor and store environmental conditions (Temperature, Humidity, Pressure). These info are used to correct the HV applied.  DAQ system: to study the chamber performance. (The same of RPC RE4 quality production test. It should be ready at GIF in one month).

Starting point: end of RUN1 ① 2.5% of dead channels (HV-LV-Electronic) – 0.08 % of broken FEBs – 6% of broken distribution boards – 1.3 % of disconnected chambers due HV ② 6% of the chambers an HV fault – 1.3 % of disconnected chambers (HV problem) – 4.6% of single gap chambers ③ 7% of leaky chambers  700 lt/h in 33 barrel chambers S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre MANUTENZIONE DEL SISTEMA

MAINTAINANCE SISTEMA RPC IN LS schede di distribuzione sostituite con delle nuove e più robuste, sviluppate dal servizio elettronico Bari. L’intervento ha richiesto la “parziale“ estrazione delle camere (operazione effettuata per la prima volta con successo). Durata intervento: 1 camera/giorno.  Il 97% circa delle camere con problemi di HV (OFF o operanti in SG) è stato riparato  Tutti gli interventi sono stati effettuati esclusivamente da tecnici italiani con la preziosa collaborazione dei colleghi DT. Attività completata: 99.5 % dei canali sono ora attivi.

MAINTAINANCE SISTEMA RPC IN LS1 14  Tutte le camere (eccetto una) con perdita di gas hanno operato efficientemente durante RUN1. Fondamentale ridurre il volume di gas perso ed immesso in caverna.  Utilizzando una tecnica endoscopica si è accertato che nel circa il 40% delle camere la perdita di gas è causata dalla rottura di una (o due) connettori di gas, nel 10% dell’ugello della gap.  riparate solo le connessioni di gas più esterne.  Alla fine degli interventi la perdita si è ridotta del ~ 42% ( recuperati circa 300 l/h) Gli interventi, effettuati da tecnici italiani, sono estremamente delicati (pochissimo spazio per accesso ai connettori gas). Proficua la collaborazione con i colleghi RPC di Atlas. S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre 2014

MidWeekGlobalRun: risultati S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Le prestazioni di tutto il sistema e (per la prima volta) delle RE4 sono studiate con i cosmici durante i MiddleWeekGlobalRun, iniziati a luglio Very low noise level of all systems. RE4 values as expected even if: neither HV calibration, nor TH fine tune have been done.

MWGR risultati: efficienza con scan muoni cosmici S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Endcap Efficiency: Very First Cosmic runs – no HV calibration

MWGR risultati: correnti S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Barrel Current Distributions: values are as in RUN1 W-1 W-2 W0 W+2 W+1

Linkboard System per RE4 Nuova produzione di Linkboards per RE4: – Link Boards (LB) – spares, – Control Boards (CB) – spares, – Link Box backplanes – spare, – Link Box frontplanes – spares, Importanti modifiche: – 2 LV regulators were added on the board to protect against LV glitches – In the old system an external LV regulator was installed. – The proper TTL-to-LVDC converters for the chamber inputs were used (with the input termination; in the old LBs by mistake the converters without the termination were mounted). – A few minor mistakes were corrected. Modifiche progettuali e produzione delle board piena responsabilità del gruppo di Napoli. Installazione e commissioning: Napoli e Varsavia Progetto completato on-time e on-budget S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Linkboard nel layout RPC S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Installazione nuove LB S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre 2014 Linkboard system It is fully operational, it is being used during test global runs. RE4 chamber occupancy measured with the monitoring modules implemented in the Link Boards (last CMS global run) 20

Un sensore ottico FBG ogni camera degli endcap – Barrel gia’ equipaggiato con sensori tradizionali Idea progettuale completamente INFN – Progetto (Frascati, Napoli) – Qualificazione e certificazione sensori ( Frascati) – Assemblaggio, routing, installazione, software (Napoli) Sistema completato nel maggio 2014 – on schedule e on budget S.Bianco - RPC richieste referee INFN 6 settembre Sensori ottici di temperatura con tecnologia Fiber Bragg Grating

22 Layout for 6 disks in CMS endcap (RE1s excluded because demanding CSC to removal) 1.4m.0.8m 4.0m

23

Gas Gain Monitoring Sistema di monitoring qualita` miscela gas piena responsabilita INFN (Frascati) Dodici camere RPC controllano online con raggi cosmici qualita’ in tre punti del circuito – Miscela pura, prima dei filtri e dopo i filtri Funzionamento secondo specifiche Vari upgrade di SW e interventi di maintainance in corso (sostituzione due camere) Performance pubblicate, talk a RPC14 (Beijing) con recente risultato S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Preparazione per RUN2 ( ) S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Preparazione per RUN2 ( ) Sostanziali upgrade – Technical Coordination Training of experts, ticketing/hardware DB migration, RPC currents monitoring,… – Online SW Migrazione a XDAQ12, … – Run Control Revisione del Detector Control System, Data Quality Monitoring, nuovo Noise Tool, Run Registry, Trigger Control and Distribution System,… – Detector Performance Group Potenziato, nuovo Database, … Forte componente INFN Nessun aspetto critico S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2 per High Luminosity LHC (sintesi, discussione approfondita il 23 settembre 2014) S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2 per High Luminosity LHC Discusso a maggio 2014 – Proposta dei referee, iterazione e documento con maggiori info Anticipo 10k accordato 2014 per ecogas Proposta di R&D sugli iRPC di bakelite – Discussione in dettaglio a Pisa 23 settembre 2014 S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

CMS RPC phase-2 proposal Two types of upgrades proposed for the CMS RPC muon system: 1.Aging and longevity: built in 2003 and installed in 2007, must continue to operate without significant degradation degradation ( = 95%, CS < 3, noise < 1 Hz/cm 2 ) well beyond the design expectations of the LHC; in particular, with respect to a large integrated radiation dose and also a very long time period of operation. 2.Upgrade of high eta region: keep performance of trigger and low p T <20GeV threshold even at an increased luminosity Background rejection and muon reconstruction Costant trigger rate with P T < 20 GeV H  ZZ*   ; H       X; etc NEW STATIONS RE3/1 and RE4/1 Technical Proposal ~ready D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC phase2 - Rome May 9th

Technical Proposal G.Pugliese e M.Abbrescia responsabili capitoli RPC consolidation e RPC upgrade S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

RE3/1 & RE4/1 – 144 chambers (about m 2 area) for the inner (ring n.1) region of disks 3 and 4 – Rate: 1-2 kHz/cm 2  x5 limit tested for existing RPC chambers – Integrated charge: 1-2 C/cm 3000fb -1 Propose to cover the very forward region (1.6< |  | <2.4) Barrel muon system is covered with 8 layers of chambers (58 hits max) Endcap region is covered with 8 layers (28 hits max) High eta region is covered with 4 layers (24 hits max) D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC phase2 - Rome May 9th

R&D comune ATLAS-CMS phase 2 CMS-specific Operazione a 1-2kHz/cm 2, 1-2 C/cm -1 Improved time resolution (10-100)ps – Background reduction – Secondary vertices iRPC – Large area, improved: Thin gap Multigap High voltage connections Gas distribution and inlet. – with HPL / glass electrodes D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC phase2 - Rome May 9th

R&D comune ATLAS-CMS phase 2 WP1 Electrodes WP2 Chamber prototypes WP3 FEE electronics WP4 Ecogases WP5 Tests at Irradiation/Testbeam facilities S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

FTE RPC totRPC operation RPC R&D fase2 BARI FRASCATI NAPOLI PAVIA totale S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Responsabilità Project ManagerL1P.Paolucci Deputy PML2G.Pugliese Tech. CoordinatorL2S.Buontempo DPGL2P.Verwilligen UpgradeL2M.Abbrescia Run CoordinatorL2M.Maggi RE4L2P.Iaselli GGML3S.Bianco AgeingL3D.Piccolo AgeingL3P.Vitulo CertificationL3M.Abbrescia Prorogate fino ad agosto 2015

NUOVE RESPONSABILITÀ Responsabile Attività RPC – Gabriella Pugliese (Bari) Nuovi Responsabili Locali – Luigi Benussi (Frascati) – Pigi Paolucci (Napoli) S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

Milestones RPC 2014 completate 100% S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Milestones RPC R&Dfase2 1. low resistivity HPL electrode and small size chamber prototype 30/09/ Small size chamber prototype in test at GIF++ 31/12/ produce 40 FEE prototype circuits 30/06/ Select best 2 candidate ecogases 30/06/ Preliminary results on small size chamber prototypes 30/07/2016 Milestones RPC Messa a punto del nuovo sistema (completo di RE4) alla nuova energia 30/06/2015

CONCLUSIONI S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre I gruppi INFN conservano un altissimo livello di responsabilità negli RPC I task di responsabilità italiana del Long Shutdown 1 sono stati completati on time e on schedule La preparazione per RUN2 ( ) è in corso – No show stopper Proposto un R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2 per High Luminosity LHC di fase 2 (discussione dettagliata il 23/9)

S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre SPARES

Financial Requests ( ) D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC phase2 - Rome May 9th ATLAS/CMS CMS ATLAS keurocommentskeurocommentskeurocomments ITEMTASK ElectrodeTot35 10 HPL20 development low Res thin (10) and Proto (10) Glass 10 2 CMS-like chambers, 1 multigap Transportation5 from company to Lab Resistivity Meas10 production resistivity and long term conductivity Chamb/ProtoTot Thin/multi GapChamber prod.35 scaling from small to full size Multiplet mech. frame4 precision frame for 4 chambers + local gas distrib syst Gas comp. & distrib.4 design and test of new gas I & T prototype -1 8 CMS layout prototype 8 ATLAS layout prototype Consumable15 Front-endTot Chip prototype45 Chip design and development Adaptor board for CMS and ATLAS exp. 5 chip/DAQ board 13 On chamber LVL1 Roma 1 Test in lab11 Single Event Effects Eco-gasTot Gas20 unit cost 2 Keuro Consumable2 equipment4 flowmeters interaction w/ materials10 chemical materials and sensors GIF++, BTF, etcTot Electronics12 DAQ/DCS epool rent RPC user gas system10 Cables and sensors4 Gas use12 Running test consumable8 Trolley and support2

Profilo temporale R&D fase2 S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre comAtlasCmscom AC AC AC Electrode Chamb/Proto Front-end Eco-gas GIF

Milestones RPC R&D fase2 S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Low resistivity HPL electrode and small size chamber prototype30/09/2015 Small size chamber prototype in test at GIF++31/12/2015 Produce 40 FEE prototype circuits30/06/2016 Select best 2 candidate ecogases30/06/2016 Preliminary results on small size chamber prototypes30/07/2016

Fiber placed on 2 rings in RE4 42 Zoom internal ring Zoom external ring

Presentazioni a conferenze 2014 G.Pugliese for the CMS Collab. CMS RPC muon detector performance with LHC data, RPC 2014, Beijing L.Benussi et al., Performance of gas gain monitoring system of the CMS RPC system, RPC 2014, Beijing S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre

MOF-B S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre …………. 110kCHF (2014…….. 97kCHF)

2 independent arrays: Array R2: 36 FOS 1.4m distant each, tails 10m each with connectors on both ends Array R3: 36 FOS 0.8m distance each, tails 6m each with connectors on both ends Lambda distribution in each array should allow to have 72 picks (36 R R3) uniformly distributed in 80 nm bandwidth (to be checked) On each array : Max attenuation on sensor n.36 (last) is 10 dB On arrayR2+array R3 in serial mode: Max attenuation on sensor n.72 (last) is 20 dB No magnetic element in FOS packaging and splicing. 45 Array R2 Array R3 1.4m.0.8m 4.0m

MWGR results: current S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Values of the current as expected Ingrandire scala Barrel current distribution

Muon RPC progress S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre DPG and software activities: RPC workshop on the 22 of July at CERN focused on preparation and readiness for Run 2 ( action plan established. On-going the work on RPC DCS GUI new features and improvements. Now already in a usable shape. Several improvements on the RPC WBM tool. New RPC Run Registry ready. Towards TCDS deployment: test ongoing in 904. Plan to participate in MWGR5 with an RPC partition installed. RE4 geometry bug solved and corrected in CMSSW (chamber efficiency and residual back to correct values)

Muon RPC progress S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Upgrade activities for Phase II: RPC upgrade workshop at CERN on the 24 July: RPC R&D document presented and action plan established. Muon TP chapter ready with “existing muon detector longevity” and “Forward RPC detectors RE3/1 and RE4/1”. RE11 chambers for “longevity and rate monitor”: gas, cooling, HV, LV power and DCS cables connected and tested. Signal cables will be installed beginning of September. Ongoing test at GIF on spare endcap chambers will finish next week. Already begun preparations for tests at the new GIF++.

RPC 2014 riassunto S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre LS1 maintenance and repair: completed Gas leak reparation campaign done in the whole system: succeeded in reducing the gas leak of ~ 42% 99.5 % alive channel (97.5 % at the end of RUN1) RE4 Installation successfully completed (on schedule and within budget) Commissioning completed. No major problems found. RE4 team is now working on powering the RE11 (4 Korean chambers) for "longevity and rate monitor” AprilGR: 70% of the system running (included RE4+) All LS1 activities were very useful also to train young people and to form new DOCs in order to secure continuity of expertise in view of run2. RE4 for the first time in GR

S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste referee INFN 16 settembre Dott. Pigi Paolucci - I.N.F.N. of Napoli (ITALY) - Symposium on Collider Physics at Seoul (Korea) 50 Belgium CERN Bulgaria CHINA2 KOREA16 INDIA4 BELGIUM10 COLOMBIA2 N. Puebla3 PAKISTAN6 EGYPT3 CERN4 ITALY28 BULGARIA12 Georgia2 TOTAL90 La Collaborazione RPC 2013 BarrelItalyBulgariaChinaColombia EndcapKoreaPakistanChinaBelgiumCERN Upgrade ItalyPakistanIndiaColombiaCERN KoreaChinaBelgiumFinlandEgypt N. PueblaGeorgia Uniandes Nueva Puebla Italy UNA COLLABORAZIONE GLOBALE CON FORTE LEADERSHIP ITALIANA