ATLAS Pixel Status Report Chiara Meroni - INFN / Milano Csn1, 4 Aprile 2006 Pixel Status Report Aprile 2006 Chiara Meroni INFN-Milano stato della produzione.

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1 ATLAS Pixel Status Report Chiara Meroni - INFN / Milano Csn1, 4 Aprile 2006 Pixel Status Report Aprile 2006 Chiara Meroni INFN-Milano stato della produzione Attivita’ integrazione e installazioni Richieste Finanziarie 2006 in corso d’anno

2 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 2 Disk Rings Endplate Endcone Disk Frame Barrel Frame Disk Ring Mounts Sectors Barrel Shells Staves “PIXEL DETECTOR” PIXEL DETECTOR package Pixel Detector Package viene assemblato sull’ITT ed e’ formato da:  Beam Pipe  Barrel Frame  Half Shells (Layer 1 and Layer 2)  B-layer half shells  Disk Sectors  Service Panels  Beam Pipe Support Structure (BPSS)

3 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 3 Produzione e test dei sensori a Udine e’ terminata nel 2005 La produzione dei bare modules per entrambe le ditte procede senza problemi. La resa ‘all accepted’ media e’ >90%. 2200 moduli previsti per Feb 2006 Fine produzione spares (2500 moduli) prevista per Aprile 2006 Bare module prodotti AMS - IZM >2300 moduli prodotti Milestones soddisfatte 100%

4 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 4 Flex modules yield  Yield dell’assemblaggio, burn-in e test dei moduli flex e’ confermato ~95%.  Attualmente sono stati assemblati >2000 moduli  Genova termina la produzione di 800 moduli a Marzo e si concentra sulla produzione degli staves. I rimanenti moduli saranno prodotti in Germania, in laboratori non coinvolti nel loading degli staves

5 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 5 Produzione degli staves 44 staves su 112 erano stati completati ad Agosto 2005 Dopo lo stop della produzione dovuto al problema della corrosione, sono state individuate 3 linee parallele per la produzione degli stave: Riparazione dei BARE staves (max 60) Riparazione dei LOADED staves (max 26, vedi dopo) Produzione nuovi staves ( min 35 ) L’elemento comune e’ la produzione di nuovi tubi e raccordi per il raffreddamento, anche se in geometrie diverse. Le 3 linee sono finalmente entrate tutte in produzione a meta’ Marzo. ATLAS ha posticipato l’inserimento del Pixel detector fino al 7 febbraio 2007 (+4 mesi) permettendoci di riorganizzare la produzione

6 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 6 Struttura degli staves Thermal Managment Tile CarbonCarbon Omega 3 layer Carbon fiber Al Tube Pixel Module Cables Local Support Peek

7 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 7 Nuovi tubi raffreddamento (1)  Per i nuovi staves e per i BARE staves si e’ deciso di produrre dei tubi di Al 3003 geometricamente simile ai precedenti, con uno strato isolante di parilene e con un nuovo disegno per i fitting, da saldare a laser.  Per garantire la tenuta delle saldature, che sono su spessori molto sottili, si e’ deciso di fare un back-filling dei raccordi con una colla epossidica. Questo nonostante i primi prototipi fossero stati sottoposti a stress e non avessero mostrato perdite. W = 110W  0.14 W/mm Un primo lotto di 50 tubi da cui 14 buoni e’ stato prodotto a meta’ Dicembre un secondo lotto di 70 tubi da cui 42 buoni sono stati prodotti a fine febbraio, hanno completato la qualifica e sono stati distribuiti ai siti di produzione degli staves nelle ultime 2 settimane un ultimo lotto di 70 tubi e’ stato saldato la settimana del 20 Marzo Intensiva serie di test e di controlli sul primo lotto

8 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 8 Nuovi tubi raffreddamento (2)  Per la riparazione degli staves montati si e’ deciso di produrre dei tubi di Al 3003 geometricamente identici ai precedenti,ma con un ‘raggio’ inferiore di circa 150 m e con una anodizzazione hard. Il gap tra i tubi sara’ riempito di colla tipo Stycast  I raccordi saranno incollati ad entrambe le estremita’ con una colla epossidica.  Il processo e’ stato qualificato a LBL  I prototipi hanno dimostrato che c’e’ isolamento elettrico tra i 2 tubi. Le proprieta’ termiche di questo assieme sono state studiate con diversi circuiti di raffreddamento (monofase o evaporativo). A causa del diametro ridotto c’e’ un aumento di P, le misure mostrano che un bi-stave con 1 stave riparato puo’ ancora essere operativo dopo anni di irraggiamento in LHC, mentre 2 stave riparati nello stesso bi-stave sono piu’ critici

9 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 9 Nuovi tubi raffreddamento (3) L’assorbimento iniziale di un bi-stave e’ valutato in 140W, una stima worst-case dopo irraggiamento e’ di 220W (B-layer) L’esperienza del test beam con un raffreddamento convettivo e’ che moduli irraggiati diventano termicamente instabili oltre 0 C.

10 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 10 Nuovi U-link per i bi-staves  La modifica del disegno dei fitting ha comportato la progettazione di nuovi U- link per la connessione del bi-stave.  Il progetto e la realizzazione sono complessi con 5 differenti saldature (3 laser e 2 elettron-beam)  I primi prototipi sono stati prodotti a Milano, saldati a NY e testati in Febbraio. Il procedimento attualmente prevede di realizzare la geometria curvata e poi di procedere alla saldatura. I primi pezzi di produzione (5) sono stati qualificati settimana scorsa. 45 U-link saranno inviati alla saldatura la prossima settimana. Sono parti essenziali per ricominciare l’integrazione sulle shell.

11 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 11 U-link pronti per la saldatura

12 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 12 Ancora corrosione ?  Sia nei nuovi stave che negli stave riparati a Genova, sono stati osservati dei corti tra i tubi e il TMT, nonostante la presenza di kapton tra l’omega e il tubo e la presenza di uno strato di grasso termico tra il tubo e il TMT.  L’origine dei corti e’ nella creazione di particelle di polvere di carbone conduttiva durante la lavorazione del TMT o durante l’assemblaggio, che durante i cicli termici possono perforare lo strato di parylene a causa del movimento del tubo provocato dal CTE mis-match tra Al del tubo e carbon- carbon del TMT/Omega. Grasso, stave delaminato

13 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 13 Meccanismo della corrosione  La corrosione si verifica se:  Ci sono particelle di carbonio intrappolate nel grasso per la conduzione di elettroni  Contemporaneamente c’è una goccia d’acqua che fa da elettrolita  Uno ione alluminio va in soluzione  Al  Al + + e -  Nell’acqua  Al + + H 2 0  AlOH + H +  Il carbonio conduce gli elettroni e sulla sua superficie  2H + + 2e -  H 2 Tubo AlGrassoTMT

14 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 14 Ancora corrosione ?  Non abbiamo una soluzione implementabile senza un lungo periodo di R&D e di qualifica, che renderebbero il rivelatore non installabile.  Il rischio non e’ elettrico, perche’ le 2 strutture hanno una terra comune, ma e’ quello di generare corrosione tra omega e il tubo, se in presenza di un elettrolita  Dopo lunga discussione si e’ ritenuto di affrontare questo rischio e si e’ deciso di ricominciare la produzione degli staves.  Il rischio richiede la presenza di 2 fattori concomitanti : la polvere di carbonio e l’umidita’  Per eliminare la presenza di condensa, gli staves sono conservati in azoto il piu’ possibile, cioe’ durante tutte le fasi di trasporto e di storage, sia nei laboratori che al CERN.  Attrezzato un armadio apposta in SR building, che e’ un ambiente a T e H controllata  In parallelo e’ iniziato uno studio per la valutazione quantitativa di questo rischio coinvolgendo anche una ditta a Strasburgo. Analisi puntera’ alla ricerca degli iniziatori della corrosione, piu’ che ad accelerare la corrosione. Entro un paio di mesi dovremmo avere una miglior comprensione dei rischi.

15 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 15 Riparazione stave montati Un nuovo tubo e’ stato infilato in uno stave di preproduzione e i fitting sono stati incollati. Lo stave e’ stato poi testato con successo a Bonn (<15marzo) A oggi 11 stave sono stati inseriti, di cui 1 danneggiato, 4 qualificati, 6 da testare La velocita’ attesa e’ di 5 stave riparati ogni 7 gg lavorativi

16 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 16 Riparazione bare staves  La procedura consiste nella “delaminazione” controllata dei vecchi staves e nel successivo reincollaggio delle parti dopo aver inserito il nuovo tubo.  Genova ha operato la “delaminazione” controllata di 81 staves, di cui 71 sono riutilizzabili (88% eff)  Con i nuovi tubi sono stati prodotti 39 staves, 17 sono stati montati nei vari siti e 15 sono al CERN per l’integrazione Particolare attenzione e’ stata messa nell’ottimizzare il tempo di polimerizzazione delle colle, cosi’ da dimezzare il tempo necessario al loading di uno stave. Attualmente si puo’ ragionevolmente montare 4 stave / 5 giorni. Nella schedula abbiamo conservativamente previsto 4 stave / 7 giorni, quindi c’e’ qualche possibilita’ di recupero

17 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 17 Produzione nuovi staves  Per integrare il numero degli stave necessari, si e’ comunque resa necessaria una nuova produzione di staves.  Il numero minimo di nuovi staves e’ di 35 unita’, ma abbiamo abbastanza raw materiale per circa 90 staves, perche’ nelle more del processo decisionale si era deciso di ordinare in ogni caso il materiale di base (CC), che ha un lungo tempo di consegna.  La lavorazione del TMT e’ fatta in parallelo a LBL e Wuppertal, mentre gli omega sono gia’ stati prodotti.  3 staves di qualifica sono stati realizzati dalla ditta IVW, con ottimi risultati relativamente alle caratteristiche geometriche e termiche.  2 stave di produzione sono in fase di qualifica e dovrebbero arrivare al CERN la prossima settimana per l’integrazione.

18 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 18 Integrazione in SR1  In conclusione abbiamo a disposizione staves provenenienti da 3 diversi schemi di produzione: BARE rilavorati, LOADED riparati e nuovi  La linea di produzione dei BARE rilavorati e’ quella ripartita prima, 15 stave montati gia qualificati  I LOADED riparati possono essere utilizzati al meglio se posizionati sul layer 2, poiche’ sono esposti a una dose di radiazione minore, i sensori sono meno danneggiati e possono ancora essere efficacemente raffreddati  Inoltre i Loaded dovrebbero essere sempre montati insieme a uno stave non- modificato  I tempi di integrazione si sono ulteriormente compressi per cui e’ indispensabile parallelizzare il lavoro di montaggio sulle half-shell  Gli staves, che sono geometricamente identici, acquistano una identita’ definita di appartenenza a un layer nel momento del cablaggio  L’integrazione delle half shell su ITT inizia dal Layer piu’ esterno  La strategia scelta e’ quella di cominciare a cablare in parallelo staves per L1 (38 necessari) e per L2 (52 ), tenendo per ultimo il Blayer (22)

19 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 19 Integrazione in SR1  Per riuscire ad integrare in tempo il rivelatore occorre parallelizzare quanto piu’ possibile le fasi di integrazione.  Stiamo attrezzando una seconda linea di integrazione dei bi-stave  SCT e TRT barrel sono stati integrati (22 feb) liberando una notevole frazione dell’SR building  SCT e TRT saranno installati a Luglio in ATLAS e ad agosto anche gli endcap SCT-TRT saranno integrati liberando ulteriore spazio e permettendoci di installare in parallelo anche ITT.  Quindi la fase di integrazione delle shell potra’ procedere in parallelo con il completamento del B layer, facendoci guadagnare ancora 1 mese sulla tempistica pensata l’anno scorso

20 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 20 Integrazione in SR1  Alcune immagini di inizio Marzo durante il cablaggio per il system test  Zona 2nda linea di integrazione

21 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 21 Integrazione in SR1  Il primo bare stave riparato a Genova e montato a CPPM durante la fase di cablaggio al CERN  Questo stave sara montato sul layer 1  Ad oggi 13 stave sono stati cablati

22 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 22 Bi-stave in SR1  Il primo bi-stave per Layer 1 assemblato in SR1  Inizio posizionamento su half shell questa settimana  Assemblaggio altri 4 bi-stave previsto per la settimana

23 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 23 Integrazione in SR1  Per meta’ Aprile entrambe le linee di integrazione saranno operative  Il tasso di montaggio atteso e’ di 1.4 bi-staves /linea/settimana (per un totale di 61 bi-staves  22 settimane)  Con queste ipotesi e’ stata preparata una dettagliata schedula (>1000 righe previste) illustrata nelle pagine seguenti, che riporto da una presentazione ufficale del PL  Montaggio sulle shell previsto finire 15 Settembre  Mantenere questa schedula richiede la presenza costante di personale al CERN  Attualmente Genova garantisce la presenza costante di 1 tecnico in SR1,  I tecnici di Milano interverranno da giugno per le misure delle shell e da agosto per il montaggio su ITT e DST

24 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 24 Pixel schedule overview (P.L. 08/03) done ~ok done 2 week late

25 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 25 Pixel schedule overview (P.L. 08/03)

26 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 26 Altre attivita’  Oltre a costruire il rivelatore vogliamo anche imparare ad usarlo efficacemente, preparando le procedure di calibrazione e running che dovranno poi essere usate durante la fase di commissioning e poi all’inizio della presa dati.  Paolo sta continuamente incalzando per la ripresa dell’attivita’ di system test; a inizio marzo si e’ tenuto un mini-workshop per definire le modifiche necessarie al software DAQ e DCS per passare dagli attuali 1-2 stave al test di un intero disco (148 moduli).  Per questo test sara’ necessario avere una camera climatica, il sistema di raffreddamento evaporativo funzionante, un sistema di sicurezza attivo sia per il rivelatore (controllo delle temperature, monitoraggio continuo di tensioni e correnti) che per gli operatori (interlock dei laser per la trasmissione dati).  La catena di acquisizione sara’ costituita il piu’ possibile da elementi di produzione e costituira’ un vero banco di test anche per il sistema di cooling e per la catena di distribuzione delle alimentazioni oltre che per il DAQ/DCS.  La catena di acquisizione verra’ integrata nel sistema TDAC di ATLAS e verranno sperimentate soluzioni per l’archiviazione dei dati di configurazione e calibrazione in data-base accessibili anche all’ off-line.  Impegno di Udine per il monitoring on-line ( e off-line )

27 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 27 Integrazione in SR1  Per meta’ Aprile entrambe le linee di integrazione saranno operative  Il tasso di montaggio atteso e’ di 1.4 bi-staves /linea/settimana (per un totale di 61 bi-staves  22 settimane)  Con queste ipotesi e’ stata preparata una dettagliata schedula (>1000 righe previste) illustrata nelle pagine seguenti, che riporto da una presentazione ufficale del PL  Montaggio sulle shell previsto finire 15 Settembre  Mantenere questa schedula richiede la presenza costante di personale al CERN  Attualmente Genova garantisce la presenza costante di 1 tecnico in SR1,  I tecnici di Milano interverranno da giugno per le misure delle shell e da agosto per il montaggio su ITT e DST

28 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 28 Installazione servizi in caverna  Collaborazione con TC per il progetto delle installazioni sulle piattaforme in caverna del sistema di distribuzione tensioni PP2  Spazi esigui e alta densita’ di cavi  Cavi Tipo II sono disponibili, cavi Tipo III non e’ stata ancora definita la lunghezza Ritardi nella installazione dei servizi ID che sono piu’ time consuming del previsto e viene data priorita’ alla preparazione inserzione SCT+TRT barrel Quindi installazione e commissioning servizi Pixel potrebbe essere rimandata in Autunno

29 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 29 DummySupportTube update Realizzazione del corpo principale in stato avanzato Tavoli e carrelli ordinati – pronti per giugno-luglio 6 m Internal view Pronto per i test di misura umidita’ e tenuta

30 ATLAS Pixel Status report Chiara Meroni INFN/Milano Csn1, 4 Aprile 2006 30 Sommario  Dopo mesi di intenso lavoro si inizia a vedere la fine del tunnel  Necessario costante impegno nei prossimi 9 mesi per mantenere il montaggio degli stave e l’integrazione del rivelatore  Installazione servizi pixel in caverna sara’ ritardata, sara’ probabilmente necessario uno sforzo concentrato in autunno per installazione e test dei servizi prima della installazione del pixel detector  Situazione in continua evoluzione dal punto di vista della schedula di ATLAS