Lay-out Lo studio sul lay-out di IBL e’ partito considerando sostanzialmente invariato il diametro della Beam-Pipe R=33mm. Lo scarsissimo spazio disponibile per IBL implica il “ribaltamento” della parte sensibile verso l’esterno. La soluzione e’ di certo non ottimale dal punto di vista delle performances di fisica (raggio dei sensori maggiore, materiale in fronte). Numerose sono le soluzioni studiate (due in figura: bi-stave castellated e turbine) ma tutte con i sensori all’esterno. D. Giugni -Marzo 2009-

Lay-out (2) Il diametro della beam-pipe e’ paradossalmente dominato non dalla fisica del fascio ma dalla stima del sollevamento della caverna di ATLAS. Recentemente alcune misure on site hanno dimostrato che il sollevamento di UX15 e’ circa un decimo di quanto previsto (~1mm rispetto a 9.8mm). Questo permette la riduzione di almeno 4mm del raggio della beam pipe come valutato dal LEB (LHC Experimental Beampipes WG) Il lay-out puo’ quindi prevedere un “reversed turbine” con i sensori rivolti verso l’interno con evidente beneficio per le performances. Inoltre vi e’ sufficiente spazio per alloggiare due canali bollenti per il raffreddamento evaporativo (CO2 o C3F8 ) che consente di avere un raffreddamento ridondante durante il bake-out della beam pipe. D. Giugni -Marzo 2009-

Carbon Pipe e “Stave omogeneo” In passato buona parte del contributo alla lunghezza di radiazione e’ venuta dal materiale metallico utilizzato per le tubazioni del canale bollente. Attraverso l’utilizzo di piping in fibra di carbonio, questo contributo puo’ essere ridotto ad un terzo. Uno stave in cui vi sono solo parti “carbon based” e’ chiamato “omogeneo” ed ha rilevanti vantaggi: Migliore X/X0 :Molto piu’ leggero perche’ il canale metallico e’ sostituito con uno in composito. Ridottissima deformazione indotta da variazioni termiche: Le strutture in composito permettono di variare il CTE agevolmente variando la direzione della fibra durante il lay-up Non e’ sensibile a fenomeni di corrosione: L’alluminio, viceversa, e’ molto sensibile alla corrosione galvanica fornendo l’elettrodo sacrificale tra materiali differenti. Lo stave homogeneo e’ in avanzato stato di qualifica ed e’ riconosciuto offrire evidenti vantaggi sia per IBL che per Upgrade phase II. D. Giugni

Requisiti e figura di merito termico La temperatura massima del sensore viene definita attraverso l’analisi del thermal run-away (instabilita’ termica). La potenza critica , oltre la quale si ha instabilita’, dipende dalla figura di merito dello stave (legata al gradiente termico per densita’ di potenza unitaria). Il grafico a lato mostra l’andamento della temperatura del sensore in funzione della luminosita’ integrata consideranto per il calcolo della fluenza (NIEL) la piu’ sfavorevole delle simulazioni (Dawson Feb 2009) . La temperatura di evaporazione e’ di -40C. (CF stave mono e bi-pipe e stave con Ti pipe) Queste le conclusioni che si possono trarre: Lo stave omogeneo (mono e bi-pipe) e’ ampiamente lontano dall’instabilita’ termica anche a dosi tipiche dell Upgrade (phase II); non solo per IBL. In particolare il CF bi-pipe e’ ok oltre 6000fb-1 Per IBL lo stave omogeneo permette anche l’uso di fluidi come il C3F8 con Tev =-30. L’X/X0, la stabilita’ meccanica e la resistenza alla corrosione sono significativamente migliori rispetto a stave con pipe metallica IBL

Conclusioni Come tutte le innovazioni il punto fondamentale per deciderne l’utilizzo in un nuovo rivelatore e’ la qualifica e la valutazione delle performance. Per lo stave omogeneo (CF pipe) molto e’ gia’ stato fatto con risultati eccellenti: CTE matching e “quasi” annullamento delle deformazioni meccaniche durante il raffreddamento Verifica della resistenza e tenuta delle CF pipes a 150bar e 10-7atm.cc/s Verifica dell’ininfluenza dei cicli termici sulla tenuta e resistenza. Dobbiamo ora proseguire alla: Qualifica alla suscettibilità della formazione di micro-cricche in laminati irraggiati. Qualifica del design del fitting in CF Qualifica di un secondo processo di produzione presso un secondo vendor. (back-up) Produzione di un significativo numero di staves/CF pipes per valutare l’efficienza di produzione D. Giugni -Marzo 2009-