M. Morandin

BaBar: stato dell' esperimento all'
inizio del Run4
M. Morandin
22/9/2003
Sommario
Run 4
Stato PEPII e BaBar
Attivita' di caratterizzazione danno da radiazione
SVT
Stato progetto LST
22/9/2003
Siamo nel Run 4 (9/'03 -> 7/'04) !
Run1-3:
luminostità
Record: 6.6x1033 cm-2s-1
best day: 0.39 fb-1
Totale: 138 fb-1 (131 fb-1 collezionati da BaBar)
gli obiettivi del Run 4 sono molto aggressivi :
luminosità di picco (x1033 cm-2s-1 ): 8 (dic. '03), 12 (luglio '04)
integrata: +20 fb-1 a dic. '03, +80 fb-1 a luglio '04
ILER: 1.45 -> 2.7 A
IHER: 1.14 -> 1.6 A
Nb : 940 -> 1450
BetaY* : 12 -> 9 mm
22/9/2003
Il programma estivo di PEPII
New HER # 8 RF station (+200 mA) (tot. 11.5 MV -> 15 MV)
New HER collimator (30 m upstream)
New Longitudinal feedback kickers (Daphne design)
Improved transverse feedback kickers
Improved low level RF feedback circuits (higher I)
More x-y BPMs in IR2 region
LER straight section and Arc 11 solenoid upgrade (1 km)
Octupoles for tune shift with amplitude studies
Bellows fans on all LER bellows (~240)
Fix IR vacuum gate valves
Air cooling of Feedback Kicker cables
More background shielding of PEP-II in IR2
IR4 HOM damper
22/9/2003
22/9/2003
Il modello Seeman per il 2004
siamo on schedule !
22/9/2003
La competizione si fa dura !
22/9/2003
PEP-II Mid-Project Evaluation
Resources
Ewan Paterson, TD
Persis Drell, RD
Marcello Giorgi, Babar
Jonathan Dorfan, Co-ordinator
Parameters, ∫L dt John Seeman, Stan Ecklund
Lattice/Model
Tor Raubenheimer
Uli Weinands
Controls
Tom Himel
Rusty Humphrey
RF System
Ron Akre
Ray Larsen
Vacuum Systems
Nadine Kurita
Scott DeBarger
Injection
Franz-Josef Decker
Feedback Systems
Eric Colby
Dmitry Teytelman
Reliability/Uptime
Roger Erickson
Machine/Detector Interface
Witold Kozanecki
Guy Wormser
Diagnostics
Mark Ross
Steve Smith
New IR Design
Mike Sullivan
Name #2
22/9/2003
Upgrade futuro delle regione di
interazione
Rimpiazzare gli ultimi 20 cm dei dipoli
disposti a ridosso della zona di
interazione con quadrupoli permanenti
Introdurre un leggero angolo di incrocio
in modo da recuperare le traiettorie
meno incurvate a causa dei dipoli ridotti
Si dovrebbe ottenere una focalizzazione
piu' spinta (βy* ~ 6.5 mm)
Luminosità oltre 2x1034 cm-2 s-1
22/9/2003
22/9/2003
Attivita' durante lo shutdown
Molti interventi di manutenzione ordinaria e di miglioramenti all'
elettronica per DCH, DIRC, EMC
SVT
cavi di readout e tubi di raffreddamento disconnessi e riconnessi per
rimpiazzare la camera a vuoto Q2 dove c'era una perdita;
perdita nel circuito di raffreddamento del layer 3 forward, entra un
po' d'aria (si potrebbe intervenire a dicembre)
IFR
riparate o
rimpiazzate
molte schede
Replaced or repaired FECs
Barrel
Forward Endcap
Backward Endcap
157
10
38
migliorato il grounding in un sestante per rendere il sistema meno
fragile in caso di irraggiamento estremo (perdita di fascio)
molti miglioramenti al sistema del gas:
flusso totale raddoppiato rispetto al Run 3
installata lettura digitale dei “bubbolatori” anche per barrel e
backward endcap
22/9/2003
Altri importanti miglioramenti
in corso test del nuovo trigger di primo livello con
taglio in z
dopo i test positivi di giugno si prevede l' utilizzo
di routine della trickle injection (iniezione continua
di elettroni nel HER)
guadagno di luminosità integrata ~ 15-20%
miglioramento della stabilità della macchina
dispiegamento del nuovo modello di calcolo (v.
presentazione di F. Safai)
22/9/2003
... e installato un nuovo detector
in anticipo di un anno rispetto al previsto !
2 x LST a cella
larga di lunghezza
nominale
due piani di strip
parallele ai fili
(posizione phi e z)
prototipo finale di
amplificatore
readout attraverso
FEC (RPC)
completamente
integrato (readout
e slow control) nel
sistema di
acquisizione di
BaBar
22/9/2003
LST ormai parte di BaBar
Aug 20: Test module arrived at SLAC
Aug 21-26: Finished HV wiring, module tested in Lab Area.
electronics tested before installation
Aug 27: Installed module into the BaBar detector, begin
flowing gas and turn HV on
Aug 27 – Sep 2: Module tested after installation, fixed
intermittent HV problems on distrib. card, tested whole
readout chain through the standard BaBar DAQ; flowing dry
air over HV distribution card to fix humidity sensitivity
Sep 3-15: Taking cosmics data when possible (see plots
next slide)
Sep 16: Turned on HV with stable beams (L ~ 4x1033 cm-2 s1
) and verified good performance (full data analysis still
ongoing)
22/9/2003
Test di radiazione
per SVT
attenzione del gruppo SVT
rivolta negli ultimi tempi a
caratterizzare ulteriormente
i danni da radiazione
detector progettato per sostenere 2 Mrad
in realta' molto piu' tollerante (~ 5 Mrad)
ma anche PEP-II funzionerà con correnti piu' elevate e piu'
a lungo del previsto
test in corso devono permettere di pianificare tempi e
modi della sostituzione dei moduli di SVT nei prossimi
anni.
22/9/2003
Test di radiazione ('01-'02)
•
Rivelatori al silicio irraggiati con
fascio di e- da 0.9 GeV (Elettra):
danno da volume (inversione del bulk)
& aumento di corrente di ~ 2
µA/Mrad/cm2
Nuovi studi assenti in letteratura !
•
Atom chips irraggiati con Co60:
riduzione di gain e aumento di noise
(S/N ridotto di un fattore 2 @ 5
Mrad).
Test di radiazione indicano che
SVT potrebbe essere OK fino
5 Mrad
22/9/2003
Misure con SVT in BaBar: OK ...
Rivelatori al silicio di SVT:
0.58+/-0.02
•
aumento di corrente di leakage vs dose:
0.5-0.7 µA/Mrad/cm2 @ T=17oC
•
consistente con test di radiazione
(fattore di correzione per temperatura e
rapporto dose SVT/pin-diodes ~ 3 )
µA/Mrad/cm2
Preliminary
SVT FEE noise & gain vs. dose:
•
riduzione di gain ~5%/Mrad
•
aumento di noise ~15-20%/Mrad
Æconsistente con test di radiazione
con Co60
22/9/2003
... ma non tutto è sotto controllo
Osservato forte aumento di piedistallo in alcuni chip di front end di
SVT
•
Effetto non previsto e non osservato nei test con il Co60
•
I chip interessati sono i piu’ esposti alla radiazione (moduli nel piano orizzontale)
Æeffetto legato alla radiazione
•
Efficienza dei chip ancora ottima (aumentate le soglie in presa dati)
•
L’effetto osservato potrebbe ridurre la lifetime di SVT sotto 5 Mrad
•
Necessarie ulteriori indagini e nuovi test di radiazione sui chip con sorgenti
diverse
Mean Pedestal
Pedestal shift
Normal level
Calibration data
L1M4 backward- Calibration data
channel
22/9/2003
Le misure di Charge Collection
Efficiency (CCE)
•
•
Alte dosi di radiazione possono causare una riduzione di efficienza
di raccolta di carica (CCE) nei rivelatori al silicio
In corso una misura di CCE su un modulo di test di SVT:
–
–
–
Sorgente di riferimento: LED a 1060 nm LED (500 µm spot)
Misura di CCE ripetuta dopo ogni step di irraggiamento
Irraggiamenti effettuati con un fascio di e- di 0.9 GeV @ Elettra (Trieste)
• step 1: peak dose: 1.3 Mrad
•
•
step 2: peak dose: 1.2 Mrad
Modulo di test
Dopo i primi due irraggiamenti le misure
di CCE non mostrano variazioni
apprezzabili: rapporto CCE prima/dopo
irraggiamento consistente al 2-3%
•
Si continueranno le misure fino a ~ 10
Mrad
radio chromic film
shows beam position
22/9/2003
Dosi in SVT
•
Dose accumulata sul
diodo peggiore (midplane) = 1,8 Mrad .
•
Dalle stime attuali nel
SVT PIN diode Accumulated Dose and Budget – Mid Plane
2005 si arrivera’ a ~ 4
Mrad (mid-plane)
Shutdown 2005:
•
verranno rimpiazzati i
moduli danneggiati (moduli
spare completati nel 2002)
•
Probabile installazione di
una piccola modifica della
meccanica per permettere
la rotazione successiva di
SVT
22/9/2003
Attività futura in Italia (Pi-Ts)
test di CCE continueranno nel 2003 e nel 2004
irraggiamento non uniforme del rivelatore con Elettra fino
a 10 Mrad con Elettra (0.9 GeV)
test sistematici sui moduli spare a Pisa (~ metà SVT)
individuazione di possibili difetti di saldatura
test risposta dei layer 4 e 5 nelle zone di bordo
test con particelle al minimo utilizzando sorgente beta e
selezione magnetica dell' impulso per migliorare la
risoluzione della misura
22/9/2003
LST: primi prototipi a cella grande
in giugno realizzati i primi 10 tubi a cella grande
utilizzate le prime estrusioni a cella grande
componenti realizzati con stereo litografia
verniciatura ad alta resistività (400 kOhm) con macchina
adattata al nuovo profilo
tubi condizionati e testati con plateau alla PHT
spediti poi a Ferrara, Princeton e Ohio
ulteriori test con sorgente
22/9/2003
Primi risultati
esperienza alla PHT
estrusioni non ancora ottimali, dimensioni fuori tolleranza
hanno reso difficile l' inserimento dei pettini
piccoli problemi con l' assemblaggio
ritoccato il disegno in alcuni particolari
verniciatura alette con resistività a tratti troppo elevata
cio' nonostante:
conditioning molto spedito e senza problemi
ottimi plateau
10 LST funzionanti su 10 costruiti
22/9/2003
Plateau dei vari canali a SLAC
LST a SLAC
Miscela tipo
Zeus
plateau in
singola
22/9/2003
Test miscela con 16% Argon
Possibilità di abbassare la tensione di lavoro con
una miscela a più elevato contenuto di Argon
plateau in singola simili a quelli ottenuti con
miscela standard e cella 9x9 mm
miscela non infiammabile
22/9/2003
Malfunzionamenti nei prototipi
unici malfunzionamenti trovati:
evidenziati in alcune celle fenomeni di elevata corrente
specialmente dopo irraggiamento con sorgente,
i tubi sono stati aperti,
in tutti i casi trovata immediatamente la causa del
problema
pezzetti di PVC e metallo (Ohio)
punte di vernice conduttiva (Prineceton)
un capello (Ferrara)
22/9/2003
Esempi di sorprese
nei tubi
un volta rimossa la causa
del difetto i tubi hanno
funzionato perfettamente
ancora piu' evidente l'
importanza del QC a PHT
contratto con PHT
prevede installazione di
due zone con aria filtrata
i primi tubi verranno tutti
provati con sorgente
metal
~0.5mm
tutti i tubi verranno validati
con test di lungo periodo
tubi che falliscono il test
verranno sostituiti
plastic
22/9/2003
Progressi verso la produzione
elaborati nuovi disegni delle parti plastiche
prodotti campioni con stereo litografia per la validazione
finale prima dell' ok alla produzione dei pezzi stampati
sottomesso ordine per produzione
eseguita una lunga messa a punto delle matrici di
estrusione
2.5 settimane di lavoro alla Minadek (Castronno)
risultati molto buoni,
produzione estrusioni prevista inziare il 13 ottobre
ordini per acquisizione sistemi di QC da installare alla PHT
emessi
software per sistema HV, misura plateau, acquisizione dati
da stazioni di QC in fase avanzata di completamento
22/9/2003
Ordini e schedule
Princeton ha sottomesso gli ordini alla PHT per
modifica macchine per cella grande (4 Ago. - 60 KEuro)
produzione tubi a cella grande (19 Sett. - 300 Keuro)
Schedule:
Ottobre '03: messa a punto macchine e ambiente di lavoro;
test verniciatura
3 Novembre '03: partenza produzione a ritmo ridotto
Dicembre '03: produzione a regime nominale dopo test
estensivo a PHT e verifica qualità produttiva (15 LST/giorno)
Gennaio '04: primi tubi a Princeton
fine Febbraio '04: 1/3 produzione pronta per spedizione in
US
Shutdown spostato ad Agosto-Settembre '04:
siamo in schedule per l' installazione dei sestanti 0 e 3
22/9/2003
Review del QC per gli LST
Risultato molto positivo
review proposta durante l' IFC
comitato internazionale: J. Va'vra, M. Darren, G. Maggi
documento dettagliato presentato ai membri del comitato
e integrato dalle risposte alle questioni da loro sollevate
“It is an opinion of all three reviewers that it is not
necessary to make a formal review this week. We think
that the answers provided .... show that all questions were
taken seriously”. J. Va'vra – Aug. 25
i referees di BaBar invitati a chiedere tutti i dettagli a G.
Maggi
22/9/2003
Review dell' Elettronica - 17 luglio '03
comitato: Andy Lankford (Chair), Gunther Haller, Walt Innes,
Masahiro Morii, Jordan Nash, Dave Nelson, Ray Rodriguez
responso positivo con alcune raccomandazioni, fra cui le principali:
improve the requirements specifications for the input amplifiers
●
pursue the investigation of pros and cons of the installation of front
end amplifiers/differential cable driver close to the strips (i.e. better
performance but inaccessible after the installation)
●
improve the specifications on the grounding and shielding
configuration
●
22/9/2003
Validazione elettronica sul campo
Modulo installato a BaBar (2 LST cella grande) e' stato
equipaggiato con:
16 channel of electronics for the strips readout and 8
channels of electronics for the wire readout.
Strip planes parallel to the wires, 8 above and 8 below the
LST module.
bottom strips (pseudo Z) readout out with the baseline
amplification option.
top strips:
4 read out with the active amplifier/driver “inside the iron”;
4 with just a differential receiver at the end of the signal cable,
but with no differential driver at the source (pseudo-differential
configuration)
Scopo: validare nelle condizioni finali la configurazione
scelta di readout, lo schema di grounding, ecc.
22/9/2003
Risultati prelim. in campo magnetico
run di cosmici @ 5500 V, miscela Zeus
le prime indicazioni sono che la lettura con amplificatore
esterno è pienamente efficiente
nessun guadagno significativo con elettronica sulle strip
residui
normalizzati
a nstrip/√12
efficienza ~ 93 %
22/9/2003
Altri importanti passi compiuti
Safety
l' utilizzo di PVC è stato autorizzato da SLAC
prove sperimentali comparative LST – RPC hanno mostrato
che gli LST hanno migliore resistenza al fuoco
con l' upgrade si migliora notevolmente la resistenza al
fuoco di BaBar
prove di infiammabilità della miscela di gas sono in corso
per stabilire la quantità massima di Isobutano tollerabile
baseline: miscela di Zeus 8% Isobutano, 3% Argon, 90%
CO2
22/9/2003
Conclusioni
Iniziato il run 4 per PEP-II e BaBar;
PEP-II ha davanti a sé una grande sfida: altri 100 fb-1 per
luglio '04;
BaBar gode di ottima salute dopo gli interventi estivi e ha
iniziato il run esibendo la solita elevata efficienza;
la ricostruzione dei dati acquisiti (in Italia) sta producendo
con successo il primo event store non Objy: il nuovo
modello di calcolo sta diventando realtà
il progetto di upgrade del Barrel IFR prosegue secondo i
piani,
i prototipi di LST a cella grande hanno funzionato
bene:due LST sono ora integrati in BaBar per validare il
sistema proposto di elettronica di Front End
22/9/2003