M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Prototipo del sistema di raffreddamento (modulo M0’) Principio di funzionamento.

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1 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Prototipo del sistema di raffreddamento (modulo M0’) Principio di funzionamento testato (con 100 canali) con successo nel 2002. Richiede ingegnerizzazione.

2 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Quali richieste sulla funzionalità ?  T ~  0.05 0 C su 3 volte il tempo di calibrazione.  T ~ 0.2 0 C uniformità all’interno di un supermodulo. 2.5 W/canale devono essere prelevati direttamente sulle componenti di elettronica, per evitare convezione. Essenziale un buon contatto termico tra l’acqua di raffreddamento e l’elettronica. Il calore che passa, attraverso i cavi di kapton, sull’APD deve essere minimizzato.

3 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Quali vincoli di integrazione meccanica - elettronica? Meccanica ed elettronica vanno montate separatamente. La sostituzione di una scheda FE/VFE non deve richiedere lo smontaggio del circuito di raffreddamento. La meccanica deve rispettare la struttura a “torre di trigger” (5 x 5 cristalli) per ottimizzare l’uso dello scarso spazio. Le schede di elettronica devono essere fornite di un housing frontale (2 mm Al) per facilitarne la manipolazione.

4 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) 1 a modifica: connessione tra VFE e APD tramite Kapton resistenza termica aumentata di un fattore 15

5 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) 2 a modifica: trigger tower

6 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Supermodulo nudo

7 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Schermo termico Ultima barriera al calore di convezione prima della griglia (progettato quando la VFE era collegata direttamente sul connettore) Complessità costruttiva ha richiesto una lunga indagine di mercato.

8 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Mother boards

9 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Barre di raffreddamento

10 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Schede FE

11 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Singola torre di trigger

12 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Barre di raffreddamento Tubo di inox immerso in matrice di Al (87%) – Si (13%) Ottimizzazione dello stampo e degli inserti di posizionamento. Radiografia ed ultrasuoni per controllare la compatezza della matrice. Misure termiche per verificare la conducibilità.

13 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Test saldature Barra prodotta alla fonderia Scilla (Ghedi – Bs) Montaggio tubo inox e posizionamento nella dima

14 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Gap pad e gap filler Accoppiamento termico tra componenti di elettronica ed housing tramite gap filler 2000 Berquist. C = 2 W/m K Accoppiamento termico tra barre di raffreddamento ed housing tramite gap pad ultrasoft A2000 Berquist (compressione richiesta 20 %). C = 2 W/m K Misure conducibilità termica durante irraggiamento equivalente a 2 volte dose LHC per endcap non mostra variazioni.

15 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Prototipo di torre di trigger Test puramente meccanico di integrazione del sistema di raffreddamento con l’elettronica. Montaggio di 5 VFE, 1 LVR, 1 FE, 1 MB e 3 barre di raffreddamento. Verifica delle tolleranze meccaniche. Verifica della compressione (20%) del gap pad.

16 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Schermo termico per SM0

17 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Laboratorio a Milano Equipaggiato prototipo M0 con sistema di raffreddamento (chiller LAUDA), 40 sensori di temperatura AD590 e PT100 e sistema di lettura. Utile per misurare la sensibilità del monitoraggio termico di un modulo. Facility essenziale per le misure del test termico al CERN nell’estate 2003.

18 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Impegni durante l’estate 2003 Garantire il cooling ai test su fascio di SM0 (100 FPPA) e SM1 (200 FPPA + 100 MGPA) Test separato sul cooling e sull’integrazione con l’elettronica con modulo M0’ dotato di 400 canali fake (ma con la corretta dissipazione termica). Proseguire la costruzione dei sistemi di raffreddamento per il system test di 1 supermodulo completo.

19 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Validazione del sistema di raffreddamento prima del gruppo I di settembre Studio della possibilità di semplificare / eliminare lo schermo termico Le misure si baseranno sui termistori inseriti ogni 10 cristalli accanto all’APD e sulle sonde di temperatura (PT100 e AD590) sparse sulla griglia e sul circuito di raffreddamento. Sono previste misure con/senza schermo termico e a diversi angoli di rotazione del modulo Test di cooling ed integrazione

20 M. Paganoni, 24/6/03, CMS ECAL satus report (sistema di raffreddamento) Costruzione sistemi di raffreddamento Modulo di tipo 4 per SM0 : pronto Modulo di tipo 4 per SM1 : luglio Modulo di tipo 2 per M0’ : luglio Altri 2 moduli per avere 1 supermodulo completo: settembre