CMS ECAL STAUS REPORT

Transcript

CMS ECAL STAUS REPORT
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M. Diemoz – INFN Roma
Produzione Cristalli
Produzione Moduli
Produzione Supermoduli
Stato Elettronica
Stato Sistema di Raffreddamento
Catania 19 Settembre 2002 - Gr I
PRODUZIONE CRISTALLI
Settembre 2002
• Upgrade tecnologico per lingotti da 65mm (2EB) completato
¾ 138 forni adattati
¾ nuova macchina di taglio “a filo” in opera
• Consegne secondo schedula 3Q-2002 (in tecnologia 65mm)
¾ prima tranche cristalli contratto SCIONIX (ETHZ):2600
¾ ripresa della produzione contratto ISTC: 200 cristalli
• Totale cristalli ad oggi: 11700
• Prossima consegna: 2600 a fine ottobre
PRODUZIONE CRISTALLI
Profilo temporale consolidato
Years
Quarters
2001
1Q
2Q
2002
2004
4Q
1Q
2Q
3Q
4Q
1Q
2Q
3Q
4Q
1Q
2Q
CERN/ISTC #1718- 30’000 barrel
Proposed
1500 1200
schedule in
Sept 2001
2100
2500
2600
1800
2600
2900
2900
2900
2900
2900
1200
New sched.
500
200
200
200
400
2500
4000
4000
4000
4000
Delievered
1500
500
500
CERN/ETHZ Contract 26’000 barrel
Contract
SCIONIX
200
200
200
2600
2600
2600
2600
2600
2600
1500
3Q
2003
500
2600
Delivered
2005
3Q
4Q
4000
3200
800
2600
2600
2600
1Q
2Q
3Q
4Q
2600
th
Additionnal order fo r Barrel (37 SM + spares)
Potential
produc tion
2126
EndCap crystals production in Russia
Potential EE
produc tion
Barrel Total
Grand total
1500
End Cap
Total
Grand Total
500
500
200
200
2800
3000
5100
200
400
400
6600
6600
6600
200
400
400
400
6600
400
6600
400
400
1200
5800
3600
3400
1200
4874
3526
2126
3600
4874
3526
15000
Assumes 2 crystals per ingot for barrel and endcap
Add 6000 preproduction crystals for Barrel
PRODUZIONE MODULI
Settembre 2002
• Moduli (unità da 400/500 cristalli) in produzione secondo la schedula
2002 nei due Centri Regionali CERN (M1,M4) e Roma (M2,M3 ):
¾ SM0 e SM1 completati
¾ SM3 in costruzione
¾ problemi di immagazzinamento in attesa dei Super Basket
• M2 e M3 trasportati con successo da Roma al CERN
¾ Studio dettagliato del comportamento della struttura
• Due moduli ogni 34gg (Produzione Moduli EB completa < 2004) è un
ritmo di crociera che richiede la capacità di montaggio di 50 cristalli/g
nel corso del 2003
¾ attuale manodopera non sufficiente a raggiungere tale ritmo
PRODUZIONE MODULI
operation
minutes/crystal
reception, visual inspection
Xtals characterisation
15 ÷ 20
5÷6
(ACCOR)
assemble and char. SubUnits
15 ÷ 16
Includes all reception operations :
storage, box opening, transfer to
working area, etc.
15 min: reset machine before start
25 min: run the RefLy measurement
30 min: start the ACCOR run
assemble SubModule
6÷7
70 min (10min/tray): machine control
assemble Module
5÷7
15 min: stop the ACCOR run
shipping Modules
1
TOTAL
47 ÷ 57
39 to 48 hours (no contingency) are needed for
a daily processing capacity of 50 crystals and
related ECAL Barrel Modules components
6 - 7 operatori necessari a regime
15 min: gluing operation
30 min/3trays: Capucinette
1h/Submodule
(2days x 2operators)/module
(1day x 2operators)/shipping
PRODUZIONE MODULI
Moduli gia' spediti al CERN:
•SM0/M2
10 Giugno 2002
•SM0/M3
24 Giugno 2002
SM0
Moduli in produzione al Centro Regionale ECAL-CMS INFN/ENEA
SM1/M2
6L
7L
7L
7L
7L
7L
10
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
20
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
50
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
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7L
60
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
70
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
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7L
80
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
20
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
30
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
40
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
50
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
60
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
70
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
7L
7L
7L
7L
7L
80
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
6L
6L
7L
7L
7L
7L
7L
6R 6R 6R 6R 6R
7R
7R
7R
7R
7R 8R 8R 8R 8R 8R 9R 9R 9R 9R 9R
30
40
6L
6L
90
100
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
SM1/M3
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
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8L
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8L
8L
8L
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8L
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8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
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9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
10L 10L 10L 10L 10L 11L 11L 11L 11L 11L 12L 12L 12L 12L 12L 13L 13L 13L 13L 13L
10
10R 10R 10R 10R 10R 11R 11R 11R 11R 11R 12R 12R 12R 12R 12R 13R 13R 13R 13R 13R
20
30
40
9L
9L
9L
9L
50
60
9L
9L
70
80
90
100
9L
10
6L
6L
6L
6L
90
100
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
6L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
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8L
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8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
8L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
9L
•SM1/M3
pronto per la spedizione
•SM2/M2
290 SottoUnita'pronte
•SM2/M3
in fase di qualifica cristalli
SM1
9L
SM2/M3
8L
pronto per la spedizione
9L
SM2/M2
6L
•SM1/M2
9L
10
9L
20
30
40
9L
9L
9L
50
60
9L
9L
70
80
90
100
9L
9L
Legend:
SM2
qualified crystal
SubUnit
SubModule
SubModule mounted on grid
9L
grid mounted on bench
PRODUZIONE MODULI
modules of SM1,
ready for transport
•SM1/M2
•SM1/M3
PRODUZIONE MODULI
trasporto
Test di rottura su
singolo sottomodulo
Test vibrazioni su falso modulo
PRODUZIONE MODULI
trasporto
SM0/M2
PRODUZIONE MODULI
trasporto
Monitor:
accelerazioni
temperatura
pressione
visivo
Trasporto N° 1
Evento: BOL_T1809
Time history 1: Basamento Oz
Time history 2:
Griglia Bz
3
2
acc
1
Oz
0
Bz
-1
-2
-3
1804
1806
1808
1810
1812
1814
1816
te m po
PRODUZIONE MODULI
trasporto
rasporto N° 1
Evento: BOL_T1809
Time history 1: Pianale Oz
Time history 2: Griglia Bz
Time history 2: Cristalli Cz
3
2
1
g
Oz
Bz
0
Cz
-1
-2
Viaggio N° 1
Evento: BOL_T1809_z
Ref : Oz
-3
Risp:
Bz
1808.5
1808.6
1808.7
1808.8
1808.9
1809
1809.1
1809.2
1809.3
1809.4
1809.5
sec
10
cristalli/pianale
Analisi dati in corso
Miglioramenti in studio
FRF
1
0.1
0.01
0.001
0.00E+00
1.00E+01
2.00E+01
3.00E+01
4.00E+01
5.00E+01
fre q
6.00E+01
7.00E+01
8.00E+01
9.00E+01
1.00E+02
PRODUZIONE SUPERMODULI
Settembre 2002
• Inizio produzione a regime dei SM “nudi” prevista per Marzo 2003
¾dipende dalla produzione dei Super Basket
9 prototipi verificati in specifica
9 consegnati al CERN in Giugno
9 gara per la produzione di serie avviata
• Primo Super Modulo assemblato con successo e senza particolari
difficoltà al CERN in Luglio
• Cruciale per la “vestizione” l’inizio della consegna di elettronica e cooling
per Gennaio 2004
STATO ELETTRONICA
• Revisione radicale del progetto possibile grazie alla
tecnologia radiation hard 0.25µm CMOS :
¾ Σ trigger e data storage sul rivelatore
¾ read out dei dati solo in caso di L1 OK
¾ tre link ogni torre di trigger (25 xl)
Stesso schema
del TP (1994)
Riduzione di un fattore 8 dei data link e semplificazione
dell’elettronica off detector, costo stimato del sistema
(33MCHF) inferiore al limite di 36MCHF contingenza inclusa
STATO ELETTRONICA
• VFE board: FPPA & ADC (5 cristalli). ADC OK, FPPA problemi (capiti)
• FE board: 2 nuovi chip per read out e storage di 5 cristalli, Σ5 e Σ25
da disegnare ex novo
• Layout e integrazione elettro-meccanica (incluso il raffreddamento)
da ridisegnare (partecipazione di Milano)
STATO ELETTRONICA
Settembre 2002
• The Front-end electronics system has been specified.
• The final design review of the FPPA was successfully completed in June and the
chip has been submitted for fabrication with the expectation that it will returned
at the end of November 2002
• The AD 9042 ADC will be procured as soon as the FPPA has been successfully
tested
• The VHDL code that describes the required functionality of the Fenix chips has
been completed and transferred to RAL who have started the design of the ASIC
version of the Fenix chip which will be submitted for fabrication in Dec. 2002.
• The design of the FPGA version of the Fenix chip has been completed and the FE
board design that will support both versions of the Fenix chips has been
completed by RAL. Fabrication of the board will be complete in October 2002.
• The GOL chip is available in prototype quantities, the design of the Opto-Hybrid
that houses the laser diodes has started and the Opto-Hybrid connector pin-out
has been agreed between all parties
STATO ELETTRONICA
Final Design Review of FENIX ASIC
Nov 2002
400 Electronics Channels Test (FPGA)
Mar 2003
400 Final Electronics Channels Test (ASIC)
Jun 2003
EE Supercrystals Tested in Beam with EB-FPPA Sep 2003
• Although there is every reason to believe, after the successful review in June
2002, that the submitted FPPA will meet to the required performance
specification, this very demanding analogue electronics still represents the
largest risk to the ECAL project.
• Contingency plans have therefore been approved to develop a backup 0.25µ
CMOS amplifier and a low power 40Mhz, 12 bit ADC. Both designs will be ready
for fabrication in December 2002 and available for testing in March 2003. The
ADC development is done by a specialist commercial firm and will not interfere
negatively with the baseline program. If successful, a VFE system in 0.25µ
technology could be tested in Q2 2003.
Ampio spazio per nuovi collaboratori con esperienza specifica
STATO ELETTRONICA
Interesse del gruppo di Torino: C.Biino (I Ric INFN), N.Cartiglia
(Ric INFN), F.Marchetto (I Ric INFN), E.Menichetti (P.O.),
R.Mussa (Ric. INFN), N.Pastrone (I Ric INFN)
Circa 3 f.e. nel 2003
• Contatti con il management di ECAL hanno portato ad
identificare alcuni punti cruciali sui quali il contributo del
gruppo di Torino sarebbe di grande rilevanza:
– Test FPPA (o successore 0.25 µm)
– Test VFE board (o successore per 0.25 µm)
– Sviluppo nuova VFE per 0.25 µm?
– ASIC?
ELETTRONICA Front-End
Torino
•
Test, validazione e calibrazione di parte dei
– Preamplificatori
•
•
–
Sistema di test parzialmente sviluppato da Lyon I
Completamento sviluppo e duplicazione a Torino per test primi 2
supermoduli (strumentazione commerciale+interfacce
custom+PC+LabView)
Very Front-End boards
•
•
•
•
3 sistemi: validazione, burn-in,calibrazione
Validazione: mini-crate, schede custom (in buona parte sviluppate)
Burn-in: non preso in considerazione per ora
Calibrazione: mini-rack, schede custom (in buona parte sviluppate)
ELETTRONICA Front-End
Torino
• Disegno, ingegnerizzazione e costruzione (parziale) di
– Front-End Board (nuova versione)
• Necessaria per preamp 0.25
(Decisione: Novembre 2002)
• Sviluppo: modifiche schema, layout
• Produzione:1/4 totale (20000)→5000 (CORE non aggiuntivo)
• Sviluppo di ASIC (contatti preliminari)
• Richiesta di aiuto su sviluppo di ASIC per ECAL
• Buone possibilita’ in sezione (G.Mazza)
• Non si pensa a contributi per costruzione
STATO ELETTRONICA
Electronics Systems Review of the Barrel ECAL Electronics system
EB Off detector electronics ESR
FE Electronics delivered and tested for 12 Supermodules
EB Front-End Electronics Production Complete
EB Off-detector Electronics Complete
Sep 2003
Jan 2004
Apr 2004
Dec 2004
Aug 2005
ESR of the End-Cap ECAL Electronics system
Electronics for 1st Dee complete
EE Off detector electronics ESR
EE Off detector electronics production complete
Sep 2004
Feb 2005
Mar 2005
Feb 2006
STATO RAFFREDDAMENTO
Milano
• La progettazione del sistema di raffreddamento la sua integrazione
meccanica con l’elettronica è in pieno svolgimento con la partecipazione
di primo piano del gruppo di Milano
• Un prototipo di tale progetto verrà realizzato e testato nel 2003
• Le responsabilità progettuali e costruttive che Milano ha acquisito
sono numerose, le più importanti si riferiscono alla realizzazione delle
barre di raffreddamento e dello schermo termico
• Il sistema di raffreddamento fin qui sviluppato non subirebbe modifiche
sostanziali nel caso si dovesse passare alla soluzione di back-up per
l’elettronica di VFE (la potenza dissipata per canale è lievemente inferiore)
TEST RAFFREDDAMENTO
variazione ∼4% compatibile con 2%LY+2%MAPD
Segnale fisico cristallo
18°C 19°C
T sensore capsula (cristallo)
18°C 19°C
Milano-Analisi dati in corso
STATO RAFFREDDAMENTO
• Preliminary Cooling and Integration Review
Nov 2002
• EDR (EB Cooling and Integration)
Jun 2003
• Complete Preliminary Evaluation of dressed SM0
Nov 2003
• Progress Review of Integration of EB electronics
Mar 2004
SM's installation
40
EB+ ready to install
Bare SMs
Stuffed SMs
EB- ready
35
30
25
EB-
20
15
EB+
10
5
0
M J J A S ON D J F MA MJ J A S ON D J F MA MJ J A S ON D J F MA MJ J A S
2003
2004
2005
TEST BEAM
• Presa dati dal 29 luglio al 18 Settembre
• Test di:
•
•
•
•
•
•
elettronica (ricostruzione del segnale)
temperatura
monitor
resistenza alle radiazioni (elettroni e pioni)
possibile utilizzo dati Lab per calibrazioni T=0
accuratezza posizionamento (in vista calibrazione)
• Ottima collaborazione Roma-Milano, analisi in corso
con risultati molto preliminari
Comparison of Laboratory Measurements
and Test-Beam Results
LO
O
K
T
S
R
I
G. Franzoni, A. Ghezzi, P. Govoni, A. Meregaglia
(Milano)
F
Y
R
M. Obertino (Minnesota), F. Cavallari (Roma)
A
N
I
M
I
L
E
PR
Y
R
VE
Y
R
VE
TEST BEAM
crystal LY
(ACCOS)
Electronic calibration
(HAMAMATSU)
with test-pulse
APD gain
(LYON)
TEST BEAM
σ = 3%
Un esempio di Data Handling su piccola scala

CMS ECAL STAUS REPORT

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