Paolo Bagnaia - 10 January 2006 1 invecchiamento. elettronica di read-out; shielding (MDT, RPC, …); HLT + DAQ; _________________________ NB :non include.

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1 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 1 invecchiamento. elettronica di read-out; shielding (MDT, RPC, …); HLT + DAQ; _________________________ NB :non include RPC + trigger (DUE argomenti separati). Roadmap – ATLAS MDT P.Bagnaia – 10/01/2006 non riguardano solo gli MDT, ma non ce ne dimentichiamo !!!

2 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 2 invecchiamento degli MDT poche novità rispetto al passato : nuovo calcolo della frequenza di conteggi vs r, ( ); risultati simili al passato, ma incertezza × 5; sviluppi futuri : dati veri di LHC punto fermo di normalizzazione; se livello basso (~ 1 / 2 stima) !!! se livello alto (2×stima) test di irraggiamento a GIF. 20 m

3 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 3 New calculations by Radiation Task Force R.Richter

4 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 4 invecchiamento degli MDT : conclusioni prima dellinizio di LHC, è impossibile avere uno studio esauriente sul funzionamento degli MDT a SLHC; la probabilità di invecchiamento pericoloso riguarda solo un piccolo numero di camere in alcune zone (e.g. piccolo r e medio ); in conclusione, siamo quasi tranquilli … (?!); al momento, la quantificazione dei costi per questo item è dettata dal rischio : se livello basso 0 ; se livello alto (test di irraggiamento a GIF) 200 K × 3÷4 anni (trasferte, equip. testbeam, …); se occorre rimpiazzare camere ??? nella tabella finale dei costi, la situazione intermedia.

5 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 5 nuova elettronica di lettura Motivazioni concettualmente differenti : cambiamento del BC frequenza maggiore di lettura; aumento del numero di hit maggiore BW; maggiore fondo peggiore risoluzione Vasto programma di studio, in parte già avviato : modifica del tempo morto di lettura; aumento dellelettronica (e.g. CSM × 4); filtri on-line sui dati (lvl 1 + 2); nuova elettronica (ASD+TDC+CSM); nuova linea di lettura dati (ROB+ROD). vedi pag. seguente esploriamo questa possibilità TDAQ, vedi oltre

6 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 6 Spatial resolution at high BG rates spatial resol. degrading, but in a predictable way R.Richter

7 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 7 nuova elettronica di lettura : costi Costi globali dipendono da : quantità di camere da modificare (solo high rate ? tutte ?); strategia prescelta; lavoro di montaggio (on site !!! le camere non sono smontabili !!!) Quantifichiamo la cifra globale in 1.5 M (tutto ATLAS). [A typical] strategy for ASD-TDC-CSM (costs for full ATLAS) : new ASD pre-amps which allow for pair mode operation factor 2 new TDC-CSM interface with 2 or more transmission line needs new TDC with multiplexer output needs modification of CSM work could start now, exploiting new pre-amp technology need chip designer for ASD (analog) and TDC (digital) time scale 3 years; cost: ~ 250 kCHF prototyping; 250 kCHF production. R.Richter

8 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 8 Shielding upgrade [soggetto comune a MDT, RPC, calos, …]; studi in corso talk di Hedberg al w.s. del 25/11; idee principali : 1)beam pipe in berillio e raggio 60cm bkg / 3.; 2)schermi in ottone nel toroide; 3)materiale tungsteno; 4)nuovi schermi in avanti. costo (tutto ATLAS) dipende da scelte : 4 M per (1) + (4) Italia ~0.7 M; ++ se (3). studi in corso. JD : disk shielding; JF : forward shielding.

9 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 9 HLT + DAQ [stime per tutto ATLAS] politica attuale (v. TDRs) è rimpiazzare alcune componenti (e.g. computer farms) ogni 3 anni semplifica i problemi (è ovvio); alcune componenti (e.g. ROB) da rimpiazzare (sia motivi di rate di segnale, sia di frequenza); attuale stima del costo : 6÷7 M Italia ~ 1 M.

10 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 10 Riportiamo i costi globali (tutto ATLAS) : NB :ATLAS stima in 200 MCHF (~130M 2005 ) il costo totale dellupgrade per tutto il rivelatore. Conclusioni sui costi Invecchiamento MDT 1 M se noise alto, studi su testbeam (soprattutto ME) elettronica on board 1.5 M prototipi + produzione, molto montaggio (ME ???) Shielding4 M tutto ATLAS, materiali HLT + DAQ7 M tutto ATLAS, ~indipendente da upgrade Totale13.5 M Italia : ~2M

11 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 11 Bibliografia meeting CERN 25/11/2005 : S. Stapnes(overview); V. Hedberg(shielding); R. Richter(MDT); Cost estimate for an ATLAS upgrade for a high luminosity LHC (SLHC);

12 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 12 backup

13 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 13 Count rates from new calculation <55 <40 <95 <135 <190 <250 <160 <74 <58 <46 Factor 5 bet- ween hottest and coolest areas R.Richter

14 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 14 flusso di fotoni nello spettrometro a muoni posizione delle camere KHz/ cm 2

15 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 15 posizione delle camere dello spettrometro a muoni posizione delle camere

16 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 16 le camere MDT …

17 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 17 le camere MDT … measure : t TDC (also the charge) ; x from RPC; need : t o (i.e. t TDC @ r=0) ; r/t relation (i.e. math function t r). ± ± x toto t MAX (~700 ns) dN/dt = dN/dr × dr/dt = = const. × v drift t dN dt

18 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 18 … e il fondo occupazione dominata da gas di caverna (neutroni e fotoni); flussi simulati; efficienza e prestazioni delle camere misurate con fasci di test, e.g. X5 + GIF; in principio, due tipi di problemi : –prestazioni (efficienza, risoluzione); –invecchiamento precoce delle camere. conteggi (flusso × efficienza) a 10 34

19 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 19 la risoluzione risoluzione per singolo tubo, misurata con bkg in X5 : peggioramento (×2) per fluttuazioni carica spaziale. max (end-cap) @ 10 35 <> @ 10 35

20 Paolo Bagnaia - 10 January 2006 20 i test di invecchiamento a GIF depositi di O, Si, dovuti a filtri sporchi test di invecchiamento : 10 anni-ATLAS (×5 safety factor) : ok, ma molte precauzioni. 20 m