M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 CMS ECAL STATUS REPORT PRODUZIONE CRISTALLI COSTRUZIONE MODULI E SM NEI CR ELETTRONICA SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO PROGRESSI.

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1 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 CMS ECAL STATUS REPORT PRODUZIONE CRISTALLI COSTRUZIONE MODULI E SM NEI CR ELETTRONICA SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO PROGRESSI E PROBLEMI STATO IMPEGNI INFN CONCLUSIONI

2 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE CRISTALLI/CONSEGNE 05 Sept 03

3 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE CRISTALLI PROBLEMI TECNICI DI VARIA NATURA:  IL NUOVO SCHEMA 2  1 NON E’ ANCORA IN PRODUZIONE (PREVISTO Q1 2003)  ANNEALING/TAGLIO DEI LINGOTTI  YIELD INSUFFICIENTE PROBLEMI FINANZIARI:  AUMENTO SOSTANZIALE DEL COSTO DELL’ELETTRICITA’ (RADDOPPIATO DAL 2001) A MAGGIO META’ DEI FORNI SONO STATI SPENTI! RISULTATO: PROPOSTA DA BTCP NUOVA SCHEDULA “REALISTICA” CHE PREVEDE LA FINE DELLA CONSEGNA DEI CRISTALLI DEL BARREL PER Q4 2005!

4 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE CRISTALLI

5 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE DEI CRISTALLI/IMPATTO Lower HB+ HB- IN OGNI CASO C’E’ UNA COLLISIONE CON L’INSTALLAZIONE, BISOGNA FARE MEGLIO!

6 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE CRISTALLI/COSTI AGGIUNTIVI Cost increases (information given by BTCP) –Doubling of electricity costs since feb 2001 (main cost driver). –Also important cost increases for Pt and manpower –Direct impact of these cost increases on the rest of the barrel production is 2.5M$ Cost borne by Bogoroditsk for any futher increase –Raw materials –Cost of labour ISTC is willing to contribute (for ‘innovation’ within 1718 project) (P. Lecoq - LHCC SETT 2003)

7 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE MODULI/COMPONENTI Cristalli: 33% APD: produzione/screening avanzati, completi Apr 04 Capsules: 38% inizio Sett 03 Alveoli : 50% consegnati fine Q2-03, fine produzione  03 Tablets: 73% Giu 03

8 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 SM0SM0 SM1SM1 SM2SM2 SM3SM3 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 S M 18 M1 CERN M2 Rome M3 Rome M4 CERN Bare SM Comple ted SM Module Completed in RC Module In progress Module Completed & shipped to CERN/lab27 Bare* Super-Module Completed Super-Module In progress PRODUZIONE MODULI E SM ECAL-CMS goal for the end of 2003

9 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 PRODUZIONE SUPER MODULI

10 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 ELETTRONICA/RIASSUNTO Stesso schema del TP (1994) CAMBIO DI ARCHITETTURA FE (ESTATE 2002)  PROTOTIPO TORRE DI TRIGGER PROVATO SU FASCIO 2003, FUNZIONA! DECISIONE STUDIO SOLUZIONE BACKUP O,25  m  PER SOSTITUIRE BASELINE (FPPA+ADC AD) RISCHIOSA E COSTOSA (Q4 2002) CAMBIO TECNOLOGIA BASELINE O,25  m  (ECAL WEEK LUG 2003)  BASATO SU TEST DEI CHIP PRODOTTI NEL MPW RUN DI MAR 2003: YIELD DEI CHIP (MPGA/ADC)  95% RIPENSAMENTO RAFFREDDAMENTO, INTEGRAZIONE E INGEGNERIZZAZIONE FINALE (DA Q4 2002): ELETTRONICA E RAFFREDDAMENTO “FATTORIZZATI” Riduzione di un fattore 8 dei data link e semplificazione dell’elettronica off detector Drastica riduzione del costo

11 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 ELETTRONICA/MPGA/ADC MPGA FUNZIONA E PROBABILMENTE NON NECESSITA RITOCCHI: NOISE (7850e) MEGLIO DELLE SPEC (10000e) LINEARITA’ OK PULSE SHAPE IN SPECIFICA NUOVA FUNZIONE DI CALIB. RELATIVA OK ADC FUNZIONA MA NECESSITA DI REVISIONE: INIZIO LUGLIO 03 TEST SU CHIP FINITI NUMERO DI BIT SOTTO LA SPECIFICA DESIGN REVIEW SETTIMANA 22 SETT NUOVA SOTTOMISSIONE DEL CHIP IN OTT 03 MPGA

12 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 ELETTRONICA/TORRE 0,25  m IN LAB 56 Mev TEST OTTOBRE: OPPORTUNITA’ 50 CANALI NUOVO SISTEMA SU FASCIO CON SM1 (LIMITATO # ADC) 300 FPPA SU FASCIO CON SM0 E NUOVA ARCHITETTURA (TEST MOLTE FE INSIEME)

13 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 ELETTRONICA/POSSIBILE STRATEGIA PER POTER CALIBRARE NEL 2004 N  1 SM LA PRODUZIONE DEVE PARTIRE SUBITO DOPO LA REWIEV ESR 8/9 OTT 2003. POSSIBILE STRATEGIA DI PRODUZIONE: Engineering run per tutti i tipi di chip OTT 03 6 Wafers MGPA/ADC/FENIX: pre-serie di circa 3 SM Pre-serie per la fabbricazione delle schede GEN 04 Integrare 1 Modulo in Q1 2004 (SM0/M4) Integrare 1 SuperModule in Q2 2004 (SM1) Ordine dei wafer per la produzione dei chip GEN 04 Dopo il test e l’accettazione dei chip di pre-serie Prod. delle schede dopo la validazione della pre-serie in SM0 Elettronica di produzione Q2 2004 Integrazione dei successivi 3 SM al ritmo di 1/mese in Q3 2004 Integrazione dei SM a regime in Q4 2004 SCHEDULA PRIVA DI CONTINGENZA, UN RITMO PIU’ BLANDO RIDUCE IL NUMERO N DI SUPER MODULI CALIBRABILI NEL 2004.

14 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO  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 raffreddamento Il calore che passa, attraverso i cavi di kapton, sull’APD deve essere minimizzato. Da M.Paganoni

15 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 INTEGRAZIONE RAFFREDDAMENTO/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. Da M.Paganoni

16 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 BLOCCO ELETTRONICA/RAFFREDDAMENTO Da M.Paganoni

17 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 Ultima barriera al calore di convezione prima della griglia (progettato quando la VFE era collegata direttamente sul connettore). Complessità costruttiva lo rende molto costoso. Effetto negativo sulla tenuta dei connettori. SCHERMO TERMICO Da M.Paganoni

18 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 Blocco di cooling montato sopra schermo termico e mother boards Montaggio delle carte VFE/LVR sulle barre di raffreddamento Carta FE a chiusura della torre di trigger Da M.Paganoni

19 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 Housing con gap pad Berquist ultrasoft (1 mm). C = 1 W/K m Carta Low Voltage Regulator con gap filler Berquist (dopo smontaggio) C = 2 W/K m Mother Board montata sui supporti sopra lo schermo termico Da M.Paganoni

20 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 COSTRUZIONE PRE-SERIE 2 sistemi di raffreddamento completi (tipo IV) sono stati costruiti ed installati in SM0 e SM1. 1 sistema di raffreddamento (tipo II) è stato costruito per il test termico su M0’. 2 sistemi di raffreddamento sono in fase di costruzione per completare 1 supermodulo entro 2003. Da M.Paganoni

21 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 Test di integrazione su 400 canali. Validazione del sistema di cooling. Studio per semplificare lo schermo termico (costo elevato ed aumento difficoltà di tenuta dei connettori SERTO). M0’ con fake cards di dissipazione termica superiore del 30 % all’elettronica finale (75 w/torre trigger). ~ 50 sensori termici in varie posizioni sopra la griglia (AD590) e nei manifold dell’acqua (PT100). lettura dei 40 termistori montati sui cristalli. TEST RAFFREDDAMENTO SU M0’ Da M.Paganoni

22 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST RAFFREDDAMENTO/1 3 posizioni di misura, per verificare gli effetti della convezione in CMS (ore 3,6,12). A partire dal 15/8/03 fino al 30/9/03 sono in corso 3 campagne di misura: - senza schermo termico, con cavalier di plastica - senza schermo termico e senza cavalier - con schermo termico Da M.Paganoni

23 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 Nessun problema di integrazione. Sostituzione di una scheda di elettronica facile (montaggio e smontaggio gap pad e gap filler veloci). Fondamentale che le componenti di elettronica abbiano packaging speciale per dissipare verso l’housing e non verso la board … in caso contrario le LVR raggiungono 60 ºC e la convezione diviene rilevante ! TEST RAFFREDDAMENTO/2 Da M.Paganoni

24 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST RAFFREDDAMENTO/ON-OFF ELETTRONICA ACQUA IN ACQUA OUT T GRIGLIA on off on Da M.Paganoni

25 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO Effetto della convezione ore 6ore 12 w/o cavalier Variazione di (T APD -T acqua ) nell’accensione/spegnimento dell’elettronica:  0.1 ºC (no schermo termico) Da M.Paganoni

26 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST RAFFREDDAMENTO/GRADIENTE ORE 12  Water in senza schermo termico Da M.Paganoni

27 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST RAFFREDDAMENTO/GRADIENTE ORE 3  Water in down up senza schermo termico Da M.Paganoni

28 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST BEAM 2003 PRIMO PERIODO : AGO- SET SM0 100 FPPA-2002 MA NUOVA ARCHITETTURA READ OUT DUE SISTEMI LASER (FINALI CMS), 4 : 440, 520, 700, 800 nm VERSIONE PROTOTIPO DCS with PVSS2 NUOVA UNITA’ DI COOLING (2SM) PROTOTIPO CMS FINALE REVISIONE E RIORGANIZZAZIONE RADICALE DEL SOFTWARE OBIETTIVI: TEST NUOVA ARCHITETTURA. VALIDARE LE SOMME DI TRIGGER CON IL FENIX PREPARAZIONE PRE-CALIBRAZIONE STUDI DI RADIATION HARDNESS CON DIVERSE LUNGHEZZE D’ONDA DEL LASER SECONDO PERIODO: 3W OTT SM0+SM1(?) 50 CANALI ELETTRONICA FINALE

29 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 TEST BEAM 2004/PIANO TENTATIVO SM1 (1700 crystals fully equipped) A. Precalibration & Studies : 31 days B. Precalibration Recheck: 14 days SM2 (1700 crystals fully equipped) Precalibration : 7 days SM3 (1700 crystals fully equipped) Precalibration : 7 days SM4 (1700 crystals fully equipped) Precalibration : 7 days SM5 (1700 crystals fully equipped) Precalibration : 7 days SM0 (1700 crystals w/400 channels MGPA) Procedure validation & detailed studies : 30 days 2004 Draft Test beam schedule: SPS start:3 Mayto end of run:1 November 2004 Draft Test beam schedule: SPS start: 3 May to end of run: 1 November

30 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 IMPEGNI INFN PRODUZIONE GRIGLIE (RM): TERMINATA 05/03 (36X4=144 PEZZI) PRODUZIONE SUPER BASKETS (RM) AVVIATA: CONSEGNATI 10SB - TEST OK TERMINE PRODUZIONE (36 SB) < MAR 04 PRODUZIONE ALIMENTATORI HV APD (RM): CONSEGNATI 10 CRATES - TEST IN CORSO TERMINE PRODUZIONE (18 CRT) < DIC 03 GARA CAVI HV (RM): CONCLUSA NEL BUDGET ALLOCATO. PRATICHE BUROCRATICHE IN CORSO SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO (MI): PRODOTTO PROTOTIPO(I) INGEGNERIZZATO(I) TEST RAFFREDDAMENTO OK RICHIESTA SBLOCCO SOLDI GARA GRI SET 03 NUOVO ELEMENTO MOTHERBOARD: POSSIBILE IMPEGNO TO (CONTENUTO IN 4.9MCHF ACCORDATI A ECAL) SOGGETTO AD APPROVAZIONE GRI

31 M. DIEMOZ - GRI LECCE 25/09/03 CONCLUSIONI I PROGRESSI NELL'ELETTRONICA DI VFE/FE RAPPRESENTANO CERTAMENTE UN IMPORTANTE PASSO AVANTI DEL PROGETTO. LA PRODUZIONE DEI CRISTALLI RAPPRESENTA ATTUALMENTE IL PUNTO CRITICO DEL PROGETTO. CERTAMENTE CI SARA'UN COSTO AGGIUNTIVO NON TRASCURABILE. NON E'CHIARO SE LA ATTUALE CAPACITA' DI PRODUZIONE SIA COMPATIBILE CON LA SCHEDULA DI CMS. E’ALLO STUDIO LA POSSIBILITA’ DI INSTALLARE ALCUNI SM DOPO IL TRACKER. L’IMPEGNO DI MILANO PER IL TEST DEL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO QUESTA ESTATE HA PORTATO OTTIMI RISULTATI CHE RAPPRESENTANO UN FORTE PROGRESSO PER ECAL ED UN SUCCESSO PER L'INFN. LO SFORZO DI CALIBRAZIONE NEL 2004 SARA’ CRUCIALE, PER QUESTO INTENDIAMO COME INFN ASSUMERE UN RUOLO TRAINANTE (NE ABBIAMO LA COMPETENZA, LA FORZA E LA VOGLIA).