1 OUTLINE CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 Read-out APV Scariche nelle MM e ottimizzazione anodo resistivo Progressi nel controllo del guadagno per variazioni T,P HV, quali power supply ? Test prototipo 600 x 600 mm 2 Costruzioni e QA Documentazione attivita’ Richieste 2015

2 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 Read-out APV, recall

3 APV-25, reading photon signals First attempt (November 2014) in Rd51 lab using SRS electronics First attempt (November 2014) in Rd51 lab using SRS electronics Raw data (no pedestal & “common noise” subtraction) CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE ZOOM 128 ch.s 27 time windows, 25 ns steps PROMEMORIA: Nelle attuali MWPCs Guadagno eff. ~ Noise ~ 600 e Tagliando a 3  : eff. ~55-70% A LIVELLO INDICATIVO: Guadagno eff. ~ 30 k Noise ~ 1000 e Tagliando a 3  : eff. ~ 90%

4 COMPASS RICH-1 & APV  Read-out con APV montato sul RICH (contributo Monaco-Saclay per il RICH upgrade del )  Ciclo di lettura ogni 150 ns CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE MAPMTs MWPCs read by APV

5 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE TEST WITH “COMPASS-RICH” APV APV FE card GESSICA Detector - APV FE interface card Adding some shielding

6 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE NOISE FIGURES  noise after shielding: noise at 3 ADC ch.s (~750 e-) can be obtained NOT used in RICH-1 APV UNIT: ADC ch.s 1 ADC ch ~ 250 e -

7 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE UV photon detection For comparison a single channel read-out with the standard lab r-o chain

8 In CONCLUSIONE  Ottime figure di rumore leggendo con APV-25  anche utilizzando la catena di read-out disponibile a COMPASS  E’ utlizzato anche per le nuove pixelized MM di tracking (sinergie)  Il read-out con APV disponibile a COMPASS puo’ essere utilizzato con successo sulle ibride per l’upgrade del RICH-1 INOLTRE:  I colleghi di Monaco (TUM) si sono impegnati a prendere la responsabilita’ carico della messa punto e dell’ottimizzazione dei parametri, in collaborazione con TS  La collaborazione COMPASS (in particolare il Technical Board) ha dato green light  Evoluzione discussa con i referee a marzo 2015, raccogliendo pareri positivi CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

9 BY-PRODUCT  COMPASS (TO) aveva ricevuto 60 k€ per l’elettronica  Chiede di utiliuzzarne 8 k€ per portare comunque a compimento lo schema dell’elettronica con FE C-MAD con le migliori prestazioni possibili  Restituisce 52 k€ CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

10 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 Scariche nella MM e ottimizzazione anodo resistivo

11 WHY THESE EXERCISES ? Understand in detail the behaviour of the capacitive-resistive MICROMEGAS anode with discrete resistance concerning its role for TRIP PROTECTION   Discharge propagation from adjacent pads (via the PCB surface)?   Optimization of the resistor value and configuration CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE PCB 0.15 mm fiberglass Single pad HV is applied here through a resistor ground) Signal read-out from this pad

12 NO TRIP CROSS-TALK VIA PCB  Two adjacent pads kept at anomalous high voltage (720 V) to enhance trip frequency (~ Hz)  One of the 2 pads at standard voltage : no trip observed CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

13 TRIP PICTURES CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Discharge in Pad A (720 V) In another pad: the amplitude decreases with the distance

14 Pads A & B (the two adjacent pads being studied) are powered by the same PS The HV of the non tripping pad is very limited affected: 2V drop  ~4% drop in G R ~ 0.5 M  is preserving the non-tripping pads efficient all the time ! RESPONSE OF THE NON-TRIPPING PAD CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE 1s1s1s1s 1s1s1s1s 600  s -2V

15 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 Progressi nel controllo del guadagno per variazioni T,P

16 REMINDER CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

17 EXERCISES WITH THE HYBRID DETECTOR CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE A LONG MEASUREMENT W CORRENTION Residual gain evolution of the THGEM (~ 10 %) GAIN MEASUREMENTS ALTERNATING W, W/O CORRECTION

18 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 HV, quali power supply ?

19 NUOVA PROPOSTA SISTEMA HV   piano pluriennale (2012) preparato con questo scherma:  1 sistema SY1527 CAEN (~ 10 k €)  (spare) moduli HV tipo A 1526 CAEN (~ 31 k €)  30 canali, costo: 1.37 k € / canale   L’esperienza degli anni a seguire indica  La necessita’ di segmentazione sulle THGEM per isolare settori critici o a guadagno differente (60 canali, spare inclusi)  L’inadeguatezza del sistema di controllo SY1527, seriale e lento  Le THGEM mostrano effetti di evoluzione della corrente che richiede monitoraggio e controreazione veloce  Abbiamo usato con successo N1471H CAEN  Abbiamo sviluppato software (driver per LINUX) per accesso veloce a questi moduli (test beam, Leopard)  E’ cosi’ possibile l’accesso parallelo per il controllo dei moduli  Prezzo per quantita’ 1 k € / canale  Extracosto ~ 20 k €  Proposta:  5 k € su k € su 2016 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

20 N1471H CAEN  Il software di conttrollo fornito da CAEN (“GECO”) e’ molto carente  Abbiamo sviluppato i driver LINUX e software dedicato che permette un controllo parallelo CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

21 OUTLINE CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Attivita’ laboratorio I semestre 2015 Test del prototipo 600 x 600 mm 2

22 The 600 x 600 mm 2 prototype CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

23 GAIN UNIFORMITY OF FINAL SIZE MM  / = 5% both MM ! CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE β α

24 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Costruzioni e QA

25 OVERVIEW  Produzione componenti in parallelo  QA approfondita ad ogni stado di produzione  Assemblaggio in serie  Prima camera finale assemblata per la fine di settembre CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

26 FIBERGLASS FOILS, QA CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE With termalization the difference between two reference plane measurements at the beginning and at the end of the day gives a distribution around zero. The Mitutoyo Euro CA 776 Coordinate Measuring Machines (CMM) Morning Afternoon INITIAL PROBLEM !!! THEN, TERMALIZATION Instruments and methods Foils blocked onto the reference table by underpressure

27 FIBERGLASS FOILS, QA CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Analysis program is complete, and have fast running time (~20 minutes) ======================== Measured area: 70 x 70 cm (36 X 36) points Average THICKNESS = 470μm All 50 foils measured & analyzed 300 x 600 mm 2 area has sigma thickness between 2 and 3 μm. The Delta THICKNESS is between 10 and 20 μm. THGEM1 THGEM2 49 p.cs 2%<  <3%

28 THGEM, MM QA  Up to now:  55 Fe source moved in a matrix of positions  1 single channel R-O  For the mass production:  “X” X-ray gun  APV read-out: ~1/2 a 600 x 300 mm 2 multiplier in a single run CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

29 IL MINI-X in FUNZIONE da ieri: 20/7/2015 da ieri: 20/7/2015 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE 55 Fe Mini-X Ag

30 OPTICAL INSPECTION OF THGEMs  Impossible to reuse ALICE system:  Hardware of ~ 20 y ago, no fast interface with R-O  New hardware  To reduce the cost, let’s use Leopard x-y movement, hardware & software, in fact:  First offer (all included)  € ,00 + IVA (con movimentazione inclusa)  After deeper analysis and using Leopard mechanics  € ,00 + IVA  Please note that we will receive the source code (C++) for any modification/improvement needs  We request: 20 k€ from s. j k€ fresh money CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

31 OFFER CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

32 OPTICAL ANALYSIS READY Faults detected by the Videosystem hardware and software Report Videosystem date 3/12/2014 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE

33 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Documentazione attivita’

34 DOCUMENTAZIONE CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Presentazioni a Conferenze: settembre oggi   International workshop on advanced Detectors, Kolkata, India, October 2014, IWAD2014, “Photon Detection with MPGDs”, S. Dalla Torre   FRONTIER DETECTORS FOR FRONTIER PHYSICS 13th Pisa meeting on Advanced detectors, la Biodola, Italy, may 2015, “Status of the Development of Large Area Photon Detectors based on THGEMs and Hybrid MPGD architectures for Cherenkov Imaging Applications”, C. Santos   RD51 Academia-Industry matching event – Special Workshop on photon detection with MPGDs, CERN, Switzerland, June 2015, “Status of photon detection by MPGD and needs in fundamental research”, F. Tessarotto   17th iWoRiD International Workshop on Radiation Imaging Detectors, IWORID2016, Desy, Germany, 28 June - 02 July 2015, “Development of Large Area Photon Detectors based on Hybrid MPGD architectures for single photon detection”, S. Levorato Presentazioni a Conferenze: oggi – fine 2015   4 th International Conference on MicroPattern Gaseous Detectors, MPGD2015, Trieste, Italy, October 2015, “Status of COMPASS RICH-1 upgrade with MPGD-based Photon Detectors”, F. Tessarotto   4 th International Conference on MicroPattern Gaseous Detectors, MPGD2015, Trieste, Italy, October 2015, “The development of MPGD-based detectors of single photons”, S. Levorato   4 th International Conference on MicroPattern Gaseous Detectors, MPGD2015, Trieste, Italy, October 2015, “Investigation of the microstructure of Thick-GEMs with single photo-electrons”, G. Hamar   2015 IEEE Nuclear Science Symposium, San Diego, California, USA, 31 October- 7 November 2015, "Hybrid MPGD-Based Detectors of Single Photons for the Upgrade of COMPASS RICH-1”, S. Dalla Torre INVITEDTALK INVITEDTALK

35 DOCUMENTAZIONE CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE pubblicazioni: settembre 2014 – oggi   M. Alexeev et al., “Status and progress of the novel photon detectors based on THGEM and hybrid MPGD architectures”, Nucl. Instr. Meth. A 766 (2014) 133.   M. Alexeev et al., “Measurement of the evolution of the CsI quantum efficiency in gas photon detectors”, Nucl. Instr. Meth. A 766 (2014) 199.   M. Alexeev et al., “Monitoring of absolute mirror alignment at COMPASS RICH-1 detector”, Nucl. Instr. Meth. A 766 (2014) 208.   M. Alexeev et al., ” MPGD-based counters of single photons for Cherenkov imaging counters”, PoS (TIPP2014) 075   S. Dalla Torre, “Micro Pattern Gas Detector Technologies and Applications - the work of the RD51 Collaboration”, PoS (TIPP2014) 002   M. Alexeev et al., ”The gain in Thick GEM multipliers and its time-evolution”, 2015 JINST 10 (2015) P03026   M. Alexeev et al., “Status of the Development of Large Area Photon Detectors based on THGEMs and Hybrid MPGD architectures for Cherenkov Imaging Applications”, submitted to NIMA

36 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE Richieste 2015

37 RICHIESTE 2015 CSNI, Firenze, 20-21/7/2015 RICH&THGEMSilvia DALLA TORRE