1 tehniline ülevaade uusimast füüsikast cern’is endel lippmaa 20. detsember 2006, ttÜ

41
1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

Upload: henry-lamb

Post on 16-Jan-2016

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

1

Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is

Endel Lippmaa

20. Detsember 2006, TTÜ

Page 2: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

2

The Large Hadron Collider (LHC) will accelerate two counter-rotating beams of protons to energies of 7 TeV, about a million times larger than the energies of radioactive decay. The goal will be to have protons from

one beam collide with protons from the other, hence the name "Collider”.

Page 3: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

3

BEAM ZONES

LHC TUNNELS/ EXPERI MENTS Point 7

Point 8

Point 6

Point 5

Point 4

Point 3.3

Point 2

Point 1

SPS

TI8

TI2

PX16

PX14

PX15

PM15

USA1

UX15

US15 UL14

PM18

UJ18 UJ16

UJ14 UL16

RB14 RB16 RR13

UJ23 UJ24

UA23 RA23

PX24

UL24

US25

UW25

PM25 UL26

UX25

UJ26 PGC2 UA27

RA27

UJ27

R32

UJ32 TZ32

PM32

R33

R28

R22

PZ33 UJ33

UP33

R34 R36

R42 UJ43 UJ44 UA43 RA43 UL4

4 US45

UX45

PM45

PX46

PZ45

UL46 RB44 RB46 UJ46

UA47

RA47 UJ47 R48 TX4

6 UW45

UJ53 UL54

PM54

UXC55 USC5

5 UJ56 PM56

PX56

UL56

UJ57 RZ54

TD62 R62

UJ63 UA63 RA63

UJ64 UL64

UL66 UJ66 RB66

PM65

PX64 P

Z65

UW65

US65

UX65

TX64

UA67

RA67

UJ67 UJ68

TD68

R68

UJ76 TZ76

PM76

R76

R77

UJ83 UA83

RA83 UJ84

PX84

PZ85

PM85

UL84

UL86

UW85 U

S85 UX8

5 TX84

UJ86 RB84

RB86 UA8

7 RA87

UJ87 UJ88 R88

Point 3.2 SERVI CE ZONES

LHC SERVI CE GALLERI ES/ CAVERNS/ SHAFTS

NON-I NTERLOCKED AREAS

US32

Large Hadron Collider Tunnel

Page 4: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

4

This is the underground tunnel of the Large Hadron Collider (LHC) accelerator ring, where the proton beams are steered in a circle by

magnets. The LHC is the accelerator facility (in France and Switzerland).

Page 5: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

5

Cross section LHC tunnel

Page 6: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

6

Leading Proton Detection 147m 180m 220m0m 308m 338m 420 430m

IP

Q1-3

D1

D2 Q4 Q5 Q6 Q7 B8 Q8 B9 Q9 B10 B11Q10

Jerry & Risto

= 0.02

Page 7: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

7

ACCESS to DS5

• Travel for ~ 400 m in the LSS and DS– LSS1/5 very radioactive regions (~ KGy/y)– DS : ~ 1 KGy/y foreseen close to the missing magnet and Q11 – Both the passage trough this zone and the work to be done at the cryostat have to be

carefully planned with Radiation Protection Group . – At least a few hours are needed before access is granted after a beam dump:

• Flush fresh air in the tunnel• RP technician has to inspect the zone

Page 8: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

8

Page 9: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

9

Schematics of the ATLAS Detector

Page 10: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

10

EVENT

Page 11: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

11

PARTICLES

Page 12: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

12

Page 13: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

13

Värskemad uudised – CMS installeerimineNEW

Page 14: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

14

Page 15: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

15

Page 16: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

16

ATLAS BARREL DETECTOR

Page 17: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

17

Page 18: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

18

Page 19: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

19

Page 20: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

20

Leading Proton Detection 147m 180m 220m0m 308m 338m 420 430m

IP

Q1-3

D1

D2 Q4 Q5 Q6 Q7 B8 Q8 B9 Q9 B10 B11Q10

Jerry & Risto

= 0.02

Page 21: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

21

Page 22: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

22

Configuration of the Experiment

CMS

What is the CMSTOTEM detector configuration?

Roman PotStation at147 / 220m

Aim at detecting colour singlet exchange processes with the leading protonsscattered at small angles with respect to the beam.

Roman PotStation at147/220mCASTOR?T1T1T2 T2

Services routing:

From Castor to Racks

Patch Panels

T2 Services routing:

From Castor to Racks

Patch Panels

T2Services routing:

From Castor to Racks

Patch Panels

T2 Services routing:

From Castor to Racks

Patch Panels

T2

CASTOR?

CMSTOTEM Meeting Risto Orava CERN 23.9.2005

ZDCZDC

Page 23: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

23

Page 24: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

24

Page 25: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

25

Page 26: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

26

The Roman Pot unit

• Three measurement pots : two verticals, one horizontal

• Integrated beam position monitor

•Interconnection bellow between horizontal and vertical pots

•Vacuum compensation system interconnected to the machine vacuum

• Individual stepper motors to drive the pots

• Adjustable jacks to align the RP unit in the tunnel

Page 27: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

27

Roman Potpre-series delivered and mounted

Page 28: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

28

Page 29: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

29

Page 30: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

30

Page 31: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

31

Page 32: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

32

3D Detectors and Active edges3D Detectors and Active edges

3D TECHNOLOGYE-field line contained byedge (p) electrode

EDGE SENSITIVITY <10 m

Side view

Top view

Pictures of processed structuresBrunel, Hawaii, Stanford 2003

EDGE SENSITIVITY <10 mCOLLECTION PATHS ~50 m

SPATIAL RESOLUTION 10-15 m

DEPLETION VOLTAGES < 10 V DEPLETION VOLTAGES ~105 V at 1015n/cm2

SPEED AT RT 3.5 ns

AREA COVERAGE 3X3 cm2

SIGNAL AMPLITUDE 24 000 e before Irradiation

SIGNAL AMPLITUDE 15 000 e- at 1015n/cm2

50 m pitch

S. Parker, C. Kenney1995

Page 33: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

33

3D DETECTORSMAKING OF THE HOLES

Deep, reactive–ion etchings to produce HIGH ASPECT RATIO of over 18:1, near vertical holes. The fabrication of 3D structures depends on the capability of etching narrow holes with high precision in the silicon bulk.

Deep reactive ion etching has been developed for Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS).

Photo of the plasma (violet colour) from the porthole of the STS (Surface Technology Systems) while etching a silicon wafer

Page 34: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

34

KEY STAGES THAT MAKE THIS TECHNOLOGY POSSIBLE

1. WAFER BONDING

(mechanical stability). After

complete processing this support

wafer will be removed.

2. PHOTOLITHOGRAPHY

3. MAKING THE HOLES

4. FILLING THE HOLES

5. DOPING THE HOLES AND ANNEALING

6. METAL DEPOSITION

3D process consists of > 100 steps

Page 35: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

35

READOUT ELECTRONICS – VFAT128

Page 36: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

36

Page 37: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

37

Page 38: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

38

Page 39: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

39

Detector Control Systems

Page 40: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

40

CERN PHYSICS GRID

Page 41: 1 Tehniline ülevaade uusimast füüsikast CERN’is Endel Lippmaa 20. Detsember 2006, TTÜ

41

Näited rakendustest

The Medipix2 ASIC is a high spatial, high contrast resolving CMOS pixel read-out chip working in single photon counting mode. It can be combined with different semiconductor sensors which convert the X-rays directly into detectable electric signals. This represents a new solution for various X-ray and gamma-ray imaging applications