Roberto Calabrese Università e INFN - Ferrara Stato IFR e richieste Roberto Calabrese Università e INFN - Ferrara Bologna 18 marzo 2009

The IFR for Super B The muon detector is build in the magnet flux return. It will be composed by one hexagonal barrel and 2 endcaps like in Babar. Plan to reuse (partially) BaBar iron structure Backgrounds will be problematic for gas detectors - rates O(100 Hz/cm2) Use scintillation bars with WLS fiber

The CDR style IFR This technology was proposed also as replacement of the BaBar barrel. One coordinate will be measured by the position of the scintillation bar. The other coordinate by measuring the time at both end of the bar. Need input from simulation and background evaluation. Time resolution and spatial segmentation Number and location of active layers. Need full simulation of the detector, reconstruction code and muon selectors. From CDR: possible 4 fibers readout

Evolution from CDR Some of the questions that we need to answer for TDR Number of fibers per scintillation bar WLS fiber diameter , shape decay time, … Use Geiger Mode APDs instead of APDs What is the best mechanical design What electronics Read one or two side of the scintillator ? ? ? ? ? ? ?

News since Sept. 2008 Waiting for simulation of the neutron flux, we have to design a detector not affected by the problem of SiPM/MPPC aging due to neutron irradiation: in the worst case scenario we have to bring all the photodetectors out of the detector 4m of WLS + 10m of clear fibers Reduction of factor ~3 in number of p.e. to be recovered, keeping the same time resolution Increasing the number of WLS fibers, from 1 to 4, on 2x2 mm2 SiPM Increasing the fiber’s diameter from 1.0 to 1.2 mm Playing with fibers position and/or scintillator coating to maximize the light collection 1st option As 2-nd option we are considering also the “double coord layout”: orthogonal scintillator bars, 1cm thick (mechanically rather complicated) 2nd option

IFR status: ongoing activities Detector R&D: efficiency and time resolution studies with more (Φ=1mm for the moment) fibers per scintillator, with 2x2 mm2 SiPM Optimization of mechanical coupling: WLS/clear fibers and fiber/photodetectors FE electronics: Optimization of FE amplifiers: gain x bandwidth and noise studies superB IFR simulation Detector and background simulation absorber optimization reuse of BaBar flux return Detector Design/Mechanics Study of the detector layout Study of the Prototype layout

Cosmic ray test setup Cosmic test setup MPPC module

Latest results about time distribution of the 1 Latest results about time distribution of the 1.5 phe corresponding to 2.5 hit (Tbest): 1.2 nsec resolution

Plans for the TDR Construction and test of a prototype to measure/confirm performances Final layout of the single detector module: scintill + WLS fiber + photodetector based on R&D and prototype test results Number of fibers per scint. bar Kuraray / Saint-Gobain and diameter Type of photodetectors : SiPM or MPPC, active surface dimensions Mechanics understand if we will reuse the Babar flux return or we need to build a new one module layout and assembling Development and test of the Front End Electronics: amplifier discriminators TDC

Attività e responsabilità IFR R&D rivelatore (Ferrara) Meccanica (Padova, Ferrara) Elettronica (Ferrara) Prototipo e beam test (Ferrara, Padova) Full simulation (Ferrara) Fast simulation (Padova) Ottimizzazione rivelatore + fondi (Ferrara, Padova) Per quanto riguarda il manpower, le aree di elettronica e meccanica (sia prototipo che rivelatore finale) sono ben coperte (esiste un forte supporto dei servizi elettronico e meccanico delle sezioni coinvolte), è necessario invece supporto per le aree di simulazione, R&D e test beam prototipo ( richiesti 4 postdoc con i fondi della Regione Lazio) Interesse a partecipare in futuro al progetto IFR è stato recentemente confermato da Ohio State University (da finalizzare)

Necessità di missioni IFR per il 2009 (escluso meeting) 1 viaggio x 2 persone x 7 g. a FNAL per scintillatori IFR 2 viaggi x 7 g. IFR convener 1 viaggio x 7 g. Slac x ingegnerizzazione M.I.:  viaggi PD-LNL/FE per prototipo e simulazioni: 2÷4 persone x 10 viaggi viaggi a Trento (x SiPM): 2 persone per 2 viaggi CONSUMI:                                        Costo test con neutroni presso ENEA/LNF,  4 keuro

Test SiPM con neutroni @ ENEA/Frascati Il generatore di neutroni da 14 MeV FNG (Frascati Neutron Generator) si basa sulla reazione di fusione T(d,n)α e produce fino a 1011 n/s in modo continuo o impulsato. FNG produce anche neutroni da 2.5 MeV (fino a 108 n/s) utilizzando bersagli deuterati mediante la reazione di fusione D(d,n)3He. Test con 14 MeV (~ decine di minuti ) e con 2.5 MeV (qualche giorno) Costo facility ~1000 Euro/giorno Il gruppo di Roma1 (in transizione su EMC) si occuperà di questi test.  

Nuova strategia per prototipo Necessità di poter operare anche in un ambiente ‘ostile’ come flusso di neutroni Utilizzo di fibre chiare per allontanarsi dalla zona ‘calda’ Aumento numero di fibre scintillanti per recuperare la luce persa Aumento dimensione del fotorivelatore per leggere tutte le fibre di una slab di scintillatore

Update costi prototipo Proposta: Cofinanziamento costo complessivo prototipo con fondi della Regione Lazio A settembre 2008 richiesti 93 KE, finanziati 77 KE (differenza 16 KE) Le necessità aggiuntive saranno quantificate meglio alla fine di questa fase di R&D, attualmente la migliore stima è 7 KE di fibre WLS 32 KE di fibre chiare 14 KE di differenza di costo del fotorivelatore nel passaggio da (1x1)mm2 a (3x3)mm2 Cofinanziamento totale richiesto sui fondi della regione Lazio circa 70 KE