Sistema di calibrazione temporale Trasmissione del Clock e del tempo assoluto Nemo Fase1

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

Scheda TimCal Nuova versione perfezionata per poter supportare calibrazioni infra–piano; Due tipi di regolazione: coarse e fine, ciascuna suddivisa in 100 step; All’inizio 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. Connettore alimentazione Controllo Impulsatore Condizionamento Alimentazione Interfaccia led/fibra Connettore scheda Main LED Agilent HLMP CB15 InGaN Blu; Lunghezza d’onda 472 nm; Consumo TimCal (5V e 12V) minore di 150 mW.

Schema ottico 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. Optical Module Electro-optical connector Splitter 10/90 1x2 Splitter 50/50 1x2 Splitter 50/50 2x2

Implementazione schema ottico 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 Electro-optical connector Splitter 10/90 1x2 Splitter 50/50 1x2 Splitter 50/50 2x2

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°

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 PC Memorizza tempi Inizializza TimCal Invia comando start comandi Fibra ottica di riferimento (20+1 m) comandi Attuatore TDC start Discriminatore stop Hamamatsu H6780 Piccolo Rise Time (0.78 ns) Piccolo TTS (0.28ns)

Calibrazione Temporale onshore Impulsi inviati da un’unica sorgente tramite fibre esterne calibrate; Necessità di torre oscurata e sistema di acquisizione attivo Impulsi sincroni con l’intero clock della torre Permette di confutare il sistema interno Sistema di splitting TimCal di riferimento Sistema di trasmissione del clock Sistema implementato su un numero limitato di moduli ottici con risultati confortanti Sistema di acquisizione

Clock Shore Station 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 Antenna GPS XLi – GPS Symmetricom Seriale PC Cronos GPIB IRIG B Clock 10MHz Startx SCSI TDC Stopx Interfaccia Crate PXI FPGA 4 X LVDS Dati 4MHz 4 X LVDS Clock 4MHz TDC SR620 Stanford Research System Ricevitore Symmetricomm XLi – GPS Antenna GPS PC Cronos Crate NI PXI con FPGA board 1Mgate

Problemi riscontrati

Nuove funzionalità

Conclusioni Attività in corso 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

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

Stanford Research System Gli apparecchi XLi Symmetricom TDC SR620 Stanford Research System GPS antenna Symmetricom

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

Test dell’impulsatore seguito da 20 m di fibra Fall time ~ 2.5 ns FWHM < 7 ns Standard deviation of time delay from trigger < 100 ps

Fibra ottica Fibre esaminate ASF50/125 Cordis single window 850 nm BFH 200um BFL 200um GIF625 Selected fiber: Thorlabs ASF50/125 Multimode 0.22 NA Core 50 m

Test con PMT di NEMO

Test dell’impulsatore seguito da 40 m di fibra Fall time ~ 2.8 ns FWHM ~ 7 ns Standard deviation of time delay from trigger < 100 ps

Risultati test con PMT di NEMO accoppiamento fibra-PMT non è un problema potenza ottica dell’impulsatore 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 l’elettronica di acquisizione di NEMO

Test dell’impulsatore seguito da 60 m di fibra Fall time ~ 3.6 ns FWHM ~ 8 ns Standard deviation of time delay from trigger ~ 100 ps