GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 1 Stato generale della costruzione dell’esperimento Informazione concentrata sui sottosistemi.

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1 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 1 Stato generale della costruzione dell’esperimento Informazione concentrata sui sottosistemi non specificatamente di responsabilità italiana Attenzione particolare ai sottorivelatori che giocano un ruolo chiave per la fisica dell’esperimento e sulle aree potenzialmente critiche per il commissioning finale Rapporto sullo stato di CMS

2 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 2 Il lavoro in superficie (SX5)

3 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 3 L’ ingegneria civile nel sottosuolo L’escavazione delle due caverne USC5 & UXC5 è completa al 50%. Lo scavo ha raggiunto il tunnel del LEP. La prima galleria di allineamento dà accesso ad UXC5.

4 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 4 Il grande magnete da 4T che è uno dei punti di forza di CMS è un sottosistema di altissima tecnologia la cui schedula di consegna è attentamente monitorata: la possibile insorgenza di problemi tecnici e/o organizzativi avrebbe un notevole impatto sul commissioning dell’intero rivelatore: consegna prevista gennaio 2004 con tre mesi di contingenza. Il solenoide

5 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 5 Il cavo superconduttore Su 1940km necessari ne sono stati prodotti ad oggi circa 1500km (78%).La consegna del 100% è prevista per maggio

6 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 6 Il cavo superconduttore Il conduttore di CMS è ottenuto da un complesso processo produttivo la cui fase più critica è costituita da una saldatura a fascio di elettroni continua sui 2.5km di ogni pezzatura. Ad oggi 2 pezzature (su 20) prodotte. Il processo è sotto controllo.

7 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 7 L’avvolgimento della bobina L’avvolgimento dei 5 moduli di 7m di diametro e 2.5 m di lunghezza è effettuato in ANSALDO (GE) con una macchina avvolgitrice costruita ad hoc. Attualmente è in costruzione un modulo prototipo

8 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 8 Rivelatore per muoni: barrel IL BARREL: 250 CAMERE A DRIFT 4 STAZIONI CONCENTRICHE: 60 camere ciascuna, MB1,2,3; 70 camere MB4. 680 SL (3 SL ciascuno MB1,2,3; 2 SL ciascuno MB4) 4 SITI DI ASSEMBLAGGIO AACHEN 60 MB1 + 10 MB1/4 CIEMAT 60 MB2 + 10 MB2/4LNL TORINO 40 MB4 LNL 60 MB3 + 10 MB3/4

9 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 9 Barrel muoni: stato della costruzione ANNO 01 02 03 04 05 MB1/2/3 22 60 60 60 8 MB4 2 18 20 84 CAMERE PIANIFICATE PER LA FINE DEL 2002 70 –73 CAMERE PREVISTE PER LA FINE DELL’ANNO (27 CIEMAT, 22 AA, 23 LNL,1 TO) SIAMO INDIETRO DI 11-14 CAMERE CORRISPONDENTI A CIRCA 1.5 MESI DI ATTIVITA’ DEI 4 CENTRI DI PRODUZIONE (NON CRITICO) LA QUALITA’ E’ CONSIDERATA BUONA: RUMORE ENTRO SPECIFICHE E NUMERO DI CANALI MORTI SOTTO L’1%

10 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 10 Rivelatore per muoni: pianificazione

11 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 11 Trigger locale per i tubi a drift Vienna Perugia Karlsruhe Perugia Pisa TDC: test di irraggiamento su prototipi OK. Qualche ritardo, non critico, sulla produzione di massa R-out Boards :prototipi OK; produzione in partenza BTI tender chiuso TRACO prototipi OK, ordine in febbraio Trigger Boards: pronti per il tender TSS : produzione in aprile

12 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 12 Rivelatore per muoni: barrel RPC Prima camera a mu (RPC+DT) Prodotte fino ad oggi 100 gaps (RB3): Controllo di qualità è OK: test di pressione fino a 20 mbar test di HV fino a 8000V in C2H2F4 puro ( I < 3 mA) controllo di qualità dell’oliatura (1camera su 10 viene aperta) Piano per il 2002 J F M A M J J A S O N D 40 140 240 330 450 500 550 600 650 650 650 650 Prodotte fino ad oggi 100 gaps (RB3): Controllo di qualità è OK: test di pressione fino a 20 mbar test di HV fino a 8000V in C2H2F4 puro ( I < 3 mA) controllo di qualità dell’oliatura (1camera su 10 viene aperta) Piano per il 2002 J F M A M J J A S O N D 40 140 240 330 450 500 550 600 650 650 650 650 Assemblate a BARI (con l’aiuto di un team di Sofia) le prime 4 RB3 Confermata la stima dei tempi di assemblaggio fra 1-1.5 giorni a camera Messa a punto della procedura di qualifica

13 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 13 Rivelatore per muoni: barrel RPC Il collo di bottiglia della produzione delle gap sembra superato. Ci sono preoccupazioni per il controllo di qualità della bachelite La principale preoccupazione è ora sull’assemblaggio.Importante l’azione INFN verso GT (perchè l’assemblaggio cominci in giugno). Un realistico piano di produzione complessivo e’ in preparazione (pronti a discuterlo nella prossima riunione di commissione). Ulteriori ritardi e/o problemi tecnici potrebbero farla diventare una attività critica. Per l’ installazione nella YB0 primavera 2003 occorrono 20 RB1, 20 RB2, 16 RB3 ( + 2 RB1,4 RB3,2 RB2)

14 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 14 Rivelatore per muoni: endcap 432 CSC:144 Large CSC(3.4x1.5 m 2 ) 216 Small CSC (1.8x1.1 m 2 ) 72 20 o CSC (1.9x1.5 m 2 ) 360 camere ME1/2, ME1/3, ME2/1, ME2/2, ME3/1, ME3/2, (ME4/1, ME4/2-staged) FNAL; UF, UCLA 148 ME2/2 and ME3/274 IHEP-BEJING 98 ME1/2 and ME1/3 7 PNPI-ST.PETERSBURG114 ME2/1, ME3/1, (ME4/1)15 DUBNA 72 chambers ME1/118 Tutti i siti in operazione Rate tipico di produzione ~ 1-1.5 camere per sito per settimana

15 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 15 Rivelatore per muoni: endcap DUBNA FLORIDA BEIJING ST. PETERSBURG

16 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 16 Muoni: installazione del prototipo CSC Messa a punto dei tools e delle procedure di installazione Addestramento delle squadre

17 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 17 Rivelatore per muoni:forward RPC Problemi di integrazione nel primo disco (RE1/2 and RE1/3)risolti ricorrendo ad un nuovo disegno di RPC sottile sviluppato al CERN. Molti punti di preoccupazione: I ritardi Il rumore per le gap prodotte in Korea L’ industria che dovrebbe produrle è ancora in fase di commissioning L’assemblaggio verrà fatto in Cina (P.U.) E’ una attivita’ molto prossima ad essere critica

18 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 18 Rivelatore per muoni: allineamento Compact Cyclotron Forschungszentrum Karlsruhe Neutron Facility Louvain-La-Neuve A D 4 sistemi indipendenti di link basati su laser collegano le strutture rigide di tracciatore e rivelatore di muoni. La posizione di partenza delle camere/silici è data con 500/100  m di accuratezza; gli spostamenti relativi sono monitorati con una accuratezza di 100/20  m rispettivamente Il sistema ha passato tutti i relativi EDR Test sistematici sui componenti critici sono in corso al CERN D A B C

19 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 19 HCAL Regione Centrale (|  | <3) : Ottone/scintillatore, lettura con WLS, granularità  η x  φ = 0.087x0.087 Regione in avanti (3<|  |< 5): Ferro/Fibre di quarzo, luce Cerenkov, granularità  η x  φ = 0.0175x0.0175 Regione centrale: barrel/end-caps Regione in avanti

20 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 20 HCAL HB- è istallato in SX5 gli wedges di HB+ sono completati al 186.

21 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 21 HCAL: HE, HF HE- : l’assorbitore è al CERN; l’ottica arriverà a maggio per essere assemblata in SX5 HE+ : l’assorbitore è pronto, gli scintillatori tagliati, l’ottica e’ in produzione. HF: consegnati i primi quattro assorbitori, prime consegne di fibre e di PMT HE:10megatile al giorno prodotti a Protvino

22 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 22 HCAL: HPD con coating anti-riflessione Spare Tubes (20)Dec 20, 01 Spare Tubes (30)Mar 1, 02 HB- (72)May 12, 02 HE- (72) Aug 23, 02 HB+ (72)Nov 3, 02 HE+ (72)Jan 28, 03 HO (146)Jun 23, 03 primo HPD di produzione

23 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 23 HCAL: link ottico

24 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 24 HCAL: energia trasversa mancante L’energia trasversa mancante è una variabile globale dell’esperimento; c’è un miglioramento del 16% in significatività usando l’informazione del tracciatore

25 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 25 HCAL: il flusso di energia La risoluzione in Et usando le tracce ricostruite

26 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 26 ECAL 36 Super- moduli: 1700 cristalli moduli: 300 (400) cristalli (1 degree) 4 Dee: 5382 cristalli

27 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 27 ECAL:produzione dei cristalli Risolti i problemi su rate di produzione e qualità dei cristalli. La qualità dei nuovi lingotti da 65mm è ottima. 1996 Barrel 32 mm 1999 End-cap 44 mm End 2000 Barrel 65 mm  = 32 mm  = 65 mm 2 in one! Tecnicamente possibile produrre cristalli di diametro 85mm: 2EE e 4EB

28 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 28 ECAL:produzione dei componenti Capsules "as arrived" at Rome RC Grids series @ CECOM-Italy

29 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 29 Fotosensori: APD e VPT Consegna e qualità degli APD è OK (19.000 consegnati entro gennaio; rate di produzione raggiunto 5.000/mese; post- irraggiamento failures trascurabili) Primi 500 VPT consegnati ed attualmente 20 sottoposti a test in campo magnetico RAL (1.8T) e Brunel (4T) e qualificati APD ID readout system Output: 3120 APDs Input : 2880 APDs

30 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 30 ECAL:centro regionale INFN-ENEA Cristalli pronti per il QC automatico 1800 cristalli in attesa di misura Linea di misura automatica ACCOR Controllo trasmissione Controllo 3D Controllo light yield

31 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 31 Incollaggio APD e controllo guadagno Preparazione incollaggio Incollaggio completato Incollaggio in atto (24h) Controllo guadagno APD 300 sottounità realizzate

32 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 32 Montaggio dei sottomoduli Sottounità in attesa Il primo sottomodulo! rivettaggio Inserimento sottounità Sottomoduli assemblati 12 sottomoduli Assemblati al 22 marzo 2002

33 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 33 Montaggio moduli (prototipo) Posizione di trasporto Posizione di montaggio

34 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 34 Architettura di read-out Il sistema di read-out originale ingestibile in termini di costi (deficit aggiuntivo di circa 20MCHF) 76.000 canali di elettronica 76.000 link ottici 15.000 link di controllo Pipeline  To DAQ Digital Trigger  PbWO 4 Crystals APD VPT Floating-Point Preamp Fiber Readout ADC Energy  Light  Current  Voltage  Bits  Light ADC

35 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 35 Conclusioni della Electronics Review Board La maggior parte dei dati trasferiti dal rivelatore ‘non erano usati per la fisica’. E’ possibile generare primitive di trigger a livello del rivelatore ed immagazzinare tutti i dati fino all’arrivo di un L1. Può un sistema di questo tipo essere costruito per tempo e con rischi accettabili?

36 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 36 Decisioni Lasciare immutata l’elettronica di front-end fino all’ ADC Introdurre una nuova board di front-end digitale che esegue le seguenti funzioni: Riceve dati dalle torri di trigger (25 cristalli) Elabora l’informazione per il trigger (somma delle strisce, calcolo dell’energia etc.) Trasmette I dati per le torri di trigger in baracca ad 800Mb/s Immagazzina tutti I dati da 25 cristalli e tutte le informazioni di trigger fino a quando non arriva un segnale di L1 Trasmette tutti I dati ad 800Mb/s in 7.5  s Fornisce clock, segnali di controllo e regolazione delle basse tensioni Il numero di link ottici si riduce da 91.000 a 12.000. Le board di trigger da 800 a 120.

37 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 37 Cosa occorre fare DISEGNARE DUE NUOVI CHIP in 0.25  m CMOS ADOTTARE UN LINK OTTICO CHE TRASMETTA ad 800Mb/s (tracker) ADOTTARE UN CHIP DI CONTROLLO (tracker) ADOTTARE UN REGOLATORE DI BASSA TENSIONE METTERE IL TUTTO IN UNA BOARD COMPATIBILE CON LA MECCANICA FARE TEST SU FASCIO NEL 2003 (FPGA) PRODURRE TUTTI I CHIP E LE BOARD IN TEMPO COMPATIBILE CON LA PRODUZIONE DI ECAL LA COSTRUZIONE DI ECAL E’ IN ZONA CRITICA. C’E’ UN IMPATTO CONSIDEREVOLE SUL COMMISSIONING E SULLA CALIBRAZIONE (SOPRATTUTTO SE VERRA’ CONFERMATA LA CANCELLAZIONE DEI FASCI DI TEST AL CERN NEL 2005) DECISIONI PRESE PER RIDURRE IL RISCHIO: COSTITUITA UNA TASK FORCE (25 PERSONE) CON IL COINVOLGIMENTO DI TUTTI GLI ESPERTI DI ELETTRONICA DI CMS FORZE CONCENTRATE CON UNA CHIARA PRIORITA’: 1) BARREL 2) END-CAP 3) PRE- SHOWER ADOTTATO UN PIANO DI CALIBRAZIONE DI EMERGENZA (CALIBRAZIONE COMPLETA DI UNA FRAZIONE DI MODULI, USO DI UN MODULO DI EMERGENZA E CALIBRAZIONE IN SITU SUL RESTO, FASCIO DA 400GeV NEL 2004, INTENSITA’ 1.6 VOLTE, FASCIO NEL 2006)

38 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 38 Integrazione meccanica e cooling Le nuove board devono essere integrate nello spazio esistente Il sistema di cooling deve essere adattato alle nuove esigenze

39 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 39 Tracciatore: HLT Risultati che è possibile ottenere con una ricostruzione parziale delle tracce

40 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 40 Tracciatore: HLT Con il tracciatore di CMS è possibile implementare B tagging Tau tagging Ricostruzione di decadimenti esclusivi del B in meno di 500 ms con prestazioni adeguate per I trigger di alto livello Studi dettagliati sono in corso per guadagnare importanti fattori in tempo ( l’ 80% della CPU è usata per costruire le traiettorie) interrogando solo gli elementi del rivelatore compatibili con gli hit di partenza si stima possibile guadagnare in tempo un fattore fra 3 e 5.

41 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 41 Tracciatore: allineamento Risoluzione in pt al giorno X

42 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 42 Tracciatore: allineamento Allineamento degli elementi del tracciatore usando eventi di Z  X con pileup (bassa luminosità) Movimenti random dei componenti meccaniciMovimenti random dei componenti meccanici Ricostruzione di tracce con P t > 10GeVRicostruzione di tracce con P t > 10GeV

43 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 43 Rivelatore a pixel Il rivelatore ha una importanza decisiva sia per la tracciatura che per gli High Level Trigger. Definito il layout di start-up del rivelatore (con una variante che dipenderà dalle risorse disponibili) 2 strati nel barrel ed 1 disco, 2 pixel hits fino ad |h| = 2.5) 3 strati nel barrel e 2 dischi (piu’ costoso) La configurazione asintotica sarà 3 strati nel barrel e 3 dischi. Decisivo per la conclusione della fase di R&D il risultato della implementazione in 0.25  m CMOS dei prototipi di FE realizzati in DMILL

44 GuidoTonelli/Università di Pisa e INFN/Gruppo1/Roma 26-03-2002 44 Conclusioni Lo stato generale delle costruzioni dei sottosistemi di CMS è in linea con la prospettiva di fare fisica nella prima metà del 2007. Il problema principale:il deficit di 62MCHF per completare il commissioning dell’esperimento. L’attenzione concentrata sui possibili elementi critici: La schedula di commissioning del magnete Il nuovo read-out di ECAL (con rischi in particolare sul commissioning delle Endcap) Il commissioning delle RPC (in particolare della parte in avanti)