A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Stato dell’esperimento MEG e situazione del calorimetro a LXe.

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1 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Stato dell’esperimento MEG e situazione del calorimetro a LXe

2 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 INFN & Pisa University A. Baldini, C. Bemporad, F.Cei, S. Giurgola, M.Grassi, F. Morsani, D. Nicolo’, A. Papa, R. Pazzi, F. Raffaelli, F. Sergiampietri, G. Signorelli ICEPP, University of Tokyo Y. Hisamatsu, T. Iwamoto, T. Mashimo, S. Mihara, T. Mori, H. Natori, H. Nishiguchi, W. Ootani, K. Ozone, R. Sawada, Y. Uchiyama, S. Yamada, S. Yamashita KEK, Tsukuba T. Haruyama, A. Maki, Y. Makida, A. Yamamoto, K. Yoshimura Waseda University T. Doke, J. Kikuchi, H. Okada, S. Suzuki, K. Terasawa, M. Yamaguchi Budker Institute, Novosibirsk L.M. Barkov, A.A. Grebenuk, D.G. Grigoriev, B, Khazin, N.M. Ryskulov PSI, Villigen J. Egger, P. Kettle, M. Hildebrandt, S. Ritt, M. Schneebeli INFN & Pavia University A.de Bari, P. Cattaneo, G. Cecchet, G. Nardo’, M. Rossella INFN & Genova University S. Dussoni, F. Gatti, P. Ottonello, D. Pergolesi, R. Valle INFN Roma I D. Zanello INFN & Lecce University S. Spagnolo, C. Chiri, P. Creti, C. Gatto,G. Marsella, G. Palama’, M. Panareo, G. Tassielli

3 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Novita’ di piu’ importanti da maggio Fascio: Tripletti I and II pronti specifiche per il BTS inviate a Novosibirsk dimensioni della spot: 1 cm invece di 0.5  simulazioni MC (Effetto sull’efficienza TC, trigger rate, efficienza delle camere a drift) Timing counter: (G. Cecchet) test di prototipi nel campo di COBRA considerazioni su APD (cercare soluzione con PSI fino a fine anno + eventuale riassegnazione 75 K€ nel 2005) gara PMT da 2’’ Software: scelta della struttura (C. Gatto)

4 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004  Triplet I  Wien Filter E^B Separator  Triplet II  Triplet I  Wien Filter E^B Separator  Triplet II  Collimator system  Beam Transport Solenoid BTS  Degrader + Collimator system  Target system + He-Bag System  Collimator system  Beam Transport Solenoid BTS  Degrader + Collimator system  Target system + He-Bag System Elementi della linea di fascio Pronti In fase di disegno Specifiche inviate a Novosibirsk

5 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Dimensione della spot del fascio: effetto in condizioni pessimistiche Differenza nell’efficienza~3% Trigger rate (I=10 8  /s) DC efficiency Non tenendo conto del fatto che non ci serve una intensita’ elevata (vogliamo un fattore 3 sotto) e quindi il fascio si puo’ collimare Allargamento spot sul TC Risolvo peggio l’angolo del positrone La traiettoria puo’ uscire dalle camere

6 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Calorimetro a Xenon liquido Costruzione : 290 PMT Hamamatsu ordinati Testati anche nel campo magnetico di COBRA Gara per la costruzione del criostato iniziata Disegno della struttura di supporto quasi completo Numero di PMT Calibrazioni

7 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 I=4  A TB604 ZA1985 ZA1980 Plateau/Peak New 9288 (ZA1980 and ZA1985) compared to TB604 (in Ar gas and LXe)

8 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Disegno finale della base NEC RD68S NEC RD82S I PMT potrebbero dover funzionare a correnti anodiche elevate  Aggiunta di diodi zener (comportamento provato a caldo)

9 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Comportamento dei PMT nel c.m. Di COBRA Gain, effective QE of 2 PMTs were measured under the magnetic field. Geometry definition

10 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Gain&Eff.QE under mag. field of 62G Gain can be recovered with higher HV. Effective QE (measured with LED light) is not recovered even when HV changed. The magnetic field in the LXe region is well below 40G (20% loss of effective QE at max). Gain curveEffective QE No magnetic field 62G data

11 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Struttura di supporto dei PMT Basic ideas –PMTs are inserted in slabs (inner, side, outer) and plates (front) in a clean condition. –The slabs and plates are assembled into a shape in the cryostat. –Supporting frames for the slabs and plates will be fixed to the cryostat with screws. –Some other equipments will be attached on the supporting frames. Patch panel Temperature sensor Level meter Inner Outer Side Front (up) Front (low) 840 PMT totali

12 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Structure of slab/plate SideOuter Front Inner Possible to divide into 6 slabs

13 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 B) Energy resolution vs number of PMTs Various configurations: - 848 PMTs (reference) - 848 PMTs (reference) - 768 PMTs (no covers) - 768 PMTs (no covers) - 648 PMTs (lower PMT density on covers & sides) - 648 PMTs (lower PMT density on covers & sides) - 608 PMTs (no sides) - 608 PMTs (no sides) - 528 PMTs (no covers & sides) - 528 PMTs (no covers & sides)

14 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Reference No covers No sides & no covers

15 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 No sides Lower PMT density on sides and covers

16 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Energy resolution PRELIMINARE!!!

17 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Situazione PMT Attualmente 290 ZA (Pisa) 110 TB + 4 ZA + 230 OLD (Tokyo) Previsioni 40 ZA rimpiazzo OLD (Tokyo) 400 ZA nuovi (nuovo finanziamento giapponese) Totali 840 ZA e TB: nessuno spare (110 ZA ?? = 170 K€)

18 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Calibrazioni Spot di sorgenti alfa su filo (risposta in funzione della distanza, assorbimento e calibrazione PMT) Generatori di neutroni –Attivazione di Ni con produzione di fotoni monocromatici da 9 MeV (risposta in energia) Photons-from-the-back (52 MeV) –Studio di fattibilita’ in corso

19 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 5 sources in LP 5 sources make a more symmetrical situation (same spacing as PMTs) Identification still possible at more than 3  but worse than 3 sources

20 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Wire presently mounted in “Large Prototype”

21 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Commercially produced (widely used for the boron therapy, luggage screening, oil well logging, etc.) D + 2 H 3 He + n Q = 3.27 MeV D + 3 H 4 He + n Q = 17.59 MeV Intensities from 10 6 n/s to 10 8 n/s Typical pulse rate and pulse width 10 Hz and 1 μs Time separation of direct from delayed reactions Single pulse mode Frequent calibration Moderator: ~ 10 cm of the polyethylene 40% thermalized n 10% n captured in moderator γ shield: ~ 3 cm of tungsten or ~ 5 cm of lead USE OF A PULSED NEUTRON GENERATOR switchable on-off

22 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Calibration from the back of the calorimeter LXe π -π - μ +μ + Liquid hydrogen target permanently mounted close to the Xenon calorimeter π - /μ + switching Locally: same photocatode coverage as on the front face NaI LH 2 γγ γ n Normal beamBeam for calibration Interesting possibility? Possibility of introducing also other particles (e -,e +, π +,μ + )

23 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004...ancora test per il calorimetro Test su neutroni iniziati; da continuare (utilizzo di sfere di Bonner, attivazione di bersagli) Nuovo test del calorimetro a Xenon nuovo test (settembre-ottobre) per la determinazione della risoluzione temporale (purtroppo senza la elettronica definitiva) + fili di calibrazione (punti di sorgenti alfa)

24 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Xenon Delivery Japan “promised”

25 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 Schedule 2002200320042005 Test Milestone AssemblyDesignManufacturing Large PrototypeBeam Test Cryostat Vessel PMT Refrigerator Liq. Purification Assembly Test Engineering runs Heater replaced Neutron background measurement Base circuit design must be finalized Crane problem Neutron Shield?

26 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 2004 JFMAMJJASOND Beam Time MEG Prac MEGGotta COBRA Calibration (Wed) Beam Line Commiss. Part 1 Platf. Drift Chamber Proto type Timing Counter Test Mechan. Matching LPT Neutr. BG PM + Src Inst Pi- Beam Test Liq. Purif. Full Calorimeter Trigger DAQ Test

27 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 20052006 JFMAMJJASONDJFMA Beam Time ShutdownMEGGotta?MEG Shutdown COBRA Field Map Beam Line BTS Test Commiss. Part 2 Full Beam Line Test Drift Chamber Mounting Mounting & Testing Timing Counter BG Test BG Test Inst LPT PMT testing + calibration Full Calorimeter Cryo. Installation Crane+ Tent Assembly Studies (Wed + remote) Test Trigger Inst DAQ DC Electr. Inst

28 A. Baldini: Assisi 21 sett.2004 LXenon PMT(300) (550)500 K€ -100K€ Criostato 200 K€ (criostato) 200 K€ (supporto + finestre) Trigger Prototipi 40 K€ Sistema completo 100+330 K€ -130 K€ Timing counter APD + fibre (interno)(160) 130K€ -30 K€ PMT (100: esterno)(315) 135K€ -180 K€ Scintillatore 50 K€ Calibrazione100 K€ Meccanica 50 K€ Splitters Sistema completo 115 K€ TOTALE 1770 K€ Assegnato1155 K€ Risparmio 440 K€ Previsto 2210 K€ Stime di costo aggiornate Previsioni Assegnazioni Risparmi Non previsti: Software (40K€) Calibrazioni (90 K€)