GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma ECAL Settembre 2005.

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1 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma ECAL Settembre 2005

2 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cristalli BTCP Produzione regolare, media di nelle ultime 26 settimane 1148xl/mese

3 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cristalli : BTCP Problema di qualita' messo in evidenza a giugno (rad hardness). Rigettato un intero Batch, giro di vite sul QC (irraggiamenti). Conclusi contratti precedenti, inclusi 500 xl rimpiazzo. Nuovo contratto 18K Barrel + 4250 EE (+ contributo in-kind EE) firmato con Russian Electronika a fine Giugno. Partenza a Settembre per 1100xl/mese + incentivo quantita' eccedente (ad oggi la frequenza media di consegna e' stata di 1150xl/mese) Opzione per una ulteriore produzione prevista nel contratto Recente visita alla fabbrica positiva, qualita' cristalli tornata quasi ok (da tenere comunque sempre sotto controllo).

4 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma PROBLEMA BTCP Apr-May 2005 June-Aug 2005 Criterio della slope tranmissione non piu' efficace per rigettare i xl non rad-hard S>3%

5 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma BCTP crystals Quality 360nm Time LY But In June, we had observed a slight deterioration of rad-hardness (despite increased LY and transmission !) Quality is back to normal

6 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cristalli: SIC Ricevuti pre-serie 350 EE Ricevuta pre-serie of 100 EB Raggiunto accordo per l'irraggiamento da parte di SIC di tutti i cristalli con rilascio di certificato. Protocollo tecnico definito dopo un'intensa attivita' incrociata di irraggiamento e dosimetria. Formalmente firmato contratto 2700 EB + 2950 EE Produzione in aumento (verso 150 xl/mese) Problema permanente –Pt import/export (si importa ma non è chiaro se si esporta...) –Se non si risolve SIC produrra' 1300 EB

7 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma SIC crystals quality (July batch) Length Dispersion of Transv. transmission LY FNUF

8 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Radiation hardness SIC Comparison  Rome & SIC after 720 Gy at  30 Gy/h A clear correlation is observed, 14% difference still there. Dosimetry checks @ SIC performed by ETHZ are on the way. Total dose=720 Gy/h China Dose Rate= 30 Gy/h Rome Dose Rate = 34 Gy/h

9 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma SIC crystals quality In addition to the “usual” mechanical and optical measurements, every crystal from SIC is irradiated by the producer. –Dosimetry to control SIC irradiation conditions –Correlation between SIC (24 h, 30 Gy/h) and standard CERN (1h20, 350 Gy/h) irradiation conditions established at Rome/ENEA –Sample irradiations performed at CERN and Rome/ENEA

10 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Stato costruzione Moduli & S-Moduli-1 SM0SM0 SM1SM1 SM2SM2 S M3 SM4SM4 SM5SM5 SM6SM6 SM7SM7 SM8SM8 SM9SM9 S M 10 S M 11 S M 12 S M 13 S M 14 S M 15 S M 16 S M 17 M1 CERN M2 Rome M3 Rome M4 CERN Bare SM Complete SM Module Completed in RC Module In progress Module Completed & shipped to CERN/lab27 Bare* Super-Module Completed Super-Module In progress

11 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Stato costruzione Moduli & S-Moduli-2 S M 18 S M 19 S M 20 S M 21 S M 22 S M 23 S M 24 S M 25 S M 26 S M 27 S M 28 S M 29 S M 30 S M 31 S M 32 S M 33 S M 34 S M 35 S M 36 M1 CERN M2 Rome M3 Rome M4 CERN Bare SM Complet ed SM Module Completed in RC Module In progress Module Completed & shipped to CERN/lab27 Bare* Super-Module Completed Super-Module In progress

12 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cooling integration problems (1) Early May, we noticed root porosity (= oxidation) on some of the welds on the internal cooling manifolds (5 SM già prodotti) This was traced down to insufficient neutral gas inertion inside the tubes during welding. –Could be easily fixed by the producers However, this triggered further investigations of the welds quality (by Xrays and endoscopy). –Lack of full penetration observed on some of the manifold welds –Full penetration of the weld: this is required by CERN for high pressure/velocity circuitry, –Welding faults ( cracks and craters) : such fault cannot be tolerated as they can evolve in time and lead to leaks. Cooling integration (and therefore electronics integration) is stalled. Already assembled SMs (4) will have to be retro-fitted.

13 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Saldature a penetrazione totale Penetrazione totale ok Penetrazione totale non ok

14 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Saldature cooling blocks Manifolds of cooling blocks

15 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cooling integration problems (2) Considerable effort during the Summer to fix the problem at the factory –Frequent visits of CERN welders –New TIG welding equipment bought / optimization of pipe thickness –Not succeeded to get 100% reliability on welds Mid August, it was decided to in-source the welding work at CERN, under responsibility of TS division –modification of collector shape allowing Electron Beam welding of the small pipes from inside. –Design modification quickly done (early September) –Small scale tests successful –Complete manifold being welded before end of september Mini-review to be held by A.H. on September 29th Schedule: –1 set of 4 cooling blocks by Mid October; then 4 sets per month –Electronics integration being upgraded to sustain the same rhythm.

16 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cooling Una stima precisa del costo ci sarà una volta dimostrata la validità della soluzione tecnica prevista Alcuni costi (nuovo tubo collettore) sono già chiari e dovranno essere affrontati a breve Il costo principale è relativo al manpower (CERN) necessario a gestire il processo di saldatura ad electron beam Il management di ECAL è in completo accordo sul reperire questi fondi con la collaborazione di più istituti (CERN, INFN, UK)

17 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma H4 cosmic test Extremely useful bench for DAQ and DCS debugging

18 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cosmics intercalibration Useful statistics in 1week data taking Good uniformity along  module boundary, reduced veto power VERY Preliminary

19 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cosmici.vs.Lab LY misurato nei Centri Regionali (Roma M2,M3 e CERN M1,M4) nel 2002 SM5 non è stato su fascio, unico confronto possibile con LAB

20 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cosmici.vs.Lab Confronto intercalibrazioni cosmici-lab in funzione di eta

21 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Cosmici 2004 Cosmics calibration from Milano group for 143 crystals in Mod.1 3.3%  2.7%

22 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Monitoring on-line TRIESTE SI E’ BEN INTEGRATA IN ECAL

23 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Integrazione Il problema del cooling ha bloccato l’integrazione dei Super Moduli (prevista iniziare a luglio) Cambio di strategia: l’assemblaggio di molte componenti del SM previsto in parallelo al montaggio stesso. Si stanno creando dei buffer di parti di questo tipo in modo da rapidizzare l’integrazione finale. Si sta approntando una quarta linea per recuperare l’inevitabile ritardo. Se la produzione del sistema di raffreddamento partirà a novembre come possibile e verrà mantenuto il ritmo di 4SM/mese riusciremo a tenere la schedula

24 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Integration Area at B867 We have a space for integration where we can work on 3 integration line in parallel. The integration is under the responsability of W.Lustermann of ETH Zurich. The coordinators of the 3 integration lines are: D.Bailleux (Minnesota Univ.), C.Biino (INFN Torino), L.Djambazov (ETH Zurich)

25 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Principal Integration Items ItemAbbr.N / SMN / EB Mother Boards *MB682516 Very Front End electronicsVFE34012580 Low Voltage RegulatorsLVR682516 Front End electronicsFE682516 Token Ring BoardsTRB4148 Gigabit Optical HybridsGOH1365032 Distributed Fiber Patch PanelDFPP12444 Precision Temperature Monitoring PTM10370 Temperature Safety SystemTSS8296 Humidity MonitoringHM4148 Water Leak DetectorWLD137 Low Voltage DistributionLVD17612 Mechanical SupportsMS137 Super Module Patch PanelSMPP137 * MB installed at B27 but test repeated at arrival at B867

26 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma VFE/LVR Front Cover Mounting of the front covers (for VFE/LVR) done at CERN: deposition of gap pad paste on each component, 12 screws to fix the cover and 5 gap pads glued on the cover. Up to now we have prepared about 4000 VFE, and 4800 VFE are waiting for the front cover delivery. AD ESEMPIO...

27 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Low Voltage Distribution (LVD) Assembly of the cables and connectors

28 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Low Voltage Distribution (LVD) Each one of the 17 LVD in a SM has cables of different length since the cables are very stiff and there is not space to store the eventual extra cable length. At the moment we are adding a protection resistence and we have nearly finished the assembly of all 612 pieces.

29 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Installation of Sensors Installation of the first layer of temperature and humidity sensors in a bare SM.

30 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Assembly and Testing During the installation of the first 3 SM there has been a lot of learning on defining and optimizing the installation procedure and testing. Two completely installed SM are available at the moment as test benches for DAQ (et al.) studies : SM11 in B867, SM5 in H4

31 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Electronics system Very Front End (VFE) CARD (5 Channels) Very Front End (VFE) CARD (5 Channels) Very Front End (VFE) CARD (5 Channels) Very Front End (VFE) CARD (5 Channels) Very Front End CARD (VFE) 5 Channels Crystal Motherboard Crystal Trigger Primitives (Continuous) Data (on Level 1) Front End Card (FE) 25 Channels (7 FENIXs Control ) Crystal APD Or VPT Amplifier *1 Amplifier *6 Amplifier *12 ADC Channel 2 (12bit) ADC Channel 1 (12 bit) ADC Channel 0 (12 bit) 14 bit Channel Data: Buffer Complete production of Front-End electronics for EB in 2005 Production of Electronics for EE starts end 2005 (same VFE of EB except few capacitors, new FE layout complete)

32 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma TEST BEAM 2006 FASCIO DA Giugno a Novembre H4 (calibrazione): 4w iniziali + 2w beam/2w cosmici alternate fino a fine periodo H2 (ECAL+HCAL): 2 x 4w

33 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Test-beam performance Electronics noise measured on 1000 crystals Design performance achieved with final electronics Single crystal noise Mean=39 MeV Noise on a 3x3 crystal matrix Mean=120 MeV

34 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Noisy towers (HV problems) TT5TT6TT9TT10  Noise in 3x3 for a 1000 xtals mean= 119MeV  Noise in 5x5 for a 1000 xtals mean= 202MeV  No strong spatial correlations Test-beam performances

35 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Test-beam performances Mean values Mean values: Stochastic=3.36, Constant = 0.45, Noise=162 MeV Resolution versus beam energy for a 3x3 crystals for 9 different crystals (uniform beam impact with impact point corrections from ECAL info alone) Mean values Mean values: Stochastic=3.18, Constant = 0.41, Noise=160 MeV IT WORKS!

36 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma BURN-IN : 3 giorni @500V Max 40 MB insieme a HV=500 V monitorando la corrente e usando una switching matrix per escludere MB con I > 10  A TEST di VALIDAZIONE: Test di tutte le connessioni sulla MB Test motherboard Torino

37 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma MOTHERBOARD STATUS PRODUZIONE ad oggi ~ 620 MB prodotte entro gara assemblaggio: 136 in SM5 e SM11 gia’ integrati 220 al CERN pronte per l’installazione (3 SM + spares) 100 a Torino pronte 120 sotto test e verifica 44 da riparare Problemi: –10% kapton da sostituire – corto  I >10  A – < 1% errato assemblaggio connettore/kapton – ~ 30% banali imperfezioni di saldatura (di facile correzione) Luglio – Agosto 2005: raggiunto rate di produzione kapton 3SM/mese assemblaggio schede 150-220/mese rate di test sotto controllo, grazie anche a un nuovo setup di validazione – verificato con misure ripetute a luglio (in fase di duplicazione)

38 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Assemblaggio Build 27 Prima di installazione cooling Dopo installazione cooling Goal produzione: 3 SM/mese Installazione e test (B27): 1 SM/settimana (3-4 gg) (possibile parallelizzare operazioni su + SM)

39 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma VFE: TO test setup 7 schede di test (meccanica finale inserimento VFE) VFE sistema funzionante e debuggato nei 3 siti: Lione – CERN (ETH) e Torino

40 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Test e calibrazione VFE - calibrazione delle VFE (3600 calibrate su 8800 prodotte) - analisi del funzionamento delle VFE in supportoall'analisi Attivita’ a Torino: - set-up del database locale e delle interfacce con database esperimento - sistema di calibrazione cariche iniettate nel sistema di test - analisi dei risultati delle VFE -analisi VFE usate nel TestBeam 2004 Charge [pC] ADCADC Range di cariche iniettate per i diversi guadagni 1/6/12

41 GRI 21-09-05M. Diemoz - INFN Roma Stato impegni INFN PRODUZIONE GRIGLIE (RM): TERMINATA 05/03 (36X4=144 PEZZI + spares) PRODUZIONE SUPER BASKETS (RM) : TERMINATA 06/04 (36 SB + spares) PRODUZIONE PS HV APD (RM):TERMINATA 12/03 (18 CRATE, 144 BOARD + spares) PRODUZIONE CAVI HV (RM): TERMINATA 06/05 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO (MI): PRODUZIONE DI SERIE FERMATA PER PROBLEMI DI CONFORMITA' DELLE SALDATURE AGLI STANDARD RICHIESTI DAL CERN MOTHERBOARD (TO): PRODUZIONE DI SERIE IN CORSO OK