commissionenazionale i silvia dalla torre catania, 17 settembre 2002 compass: stato del rich-1...

CommissioneNazionale I Silvia DALLA TORRECommissioneNazionale I Silvia DALLA TORRE Catania, 17 settembre 2002Catania, 17 settembre 2002

COMPASS: stato del RICH-1COMPASS: stato del RICH-1

Silvia Dalla TorreSilvia Dalla Torre

INFN, TriesteINFN, Trieste

un evento un evento

dall’ online event displaydall’ online event display

del RICH-1 di COMPASSdel RICH-1 di COMPASS


ancora dall’ online displayancora dall’ online display

run di calibrazione run di calibrazione

(intensita’ fascio ridotta)(intensita’ fascio ridotta)

80 % C80 % C44 F F1010, 2050V, , 2050V,

soglie elettronica a 3 soglie elettronica a 3

run di fisica run di fisica

(intensita’ fascio nominale)(intensita’ fascio nominale)

64 % C64 % C44 F F1010, 2000V, , 2000V,

soglie elettronica a soglie elettronica a 3 3 soglie elettronica a soglie elettronica a 2 2

((lo stesso eventolo stesso evento))


dai run di calibrazione dai run di calibrazione (fascio a bassa intensita’)(fascio a bassa intensita’)

photonphoton= 1.4 mrad= 1.4 mrad

(progetto:0.8 mrad)(progetto:0.8 mrad)

pp

zoomzoom

spettro di massaspettro di massa

p(GeV

/

p(GeV

/c)c)(mrad)

(mrad)

pp

<n fotoni/ring> = 14<n fotoni/ring> = 14

CsI –QE ~ disegnoCsI –QE ~ disegno


run di fisica – spettri di massarun di fisica – spettri di massa

pp

senza taglisenza tagli

traiettoriatraiettoria>40 mrad>40 mrad

run di calibrazionerun di calibrazione

immagine fotocatodi,immagine fotocatodi,eventi sovrappostieventi sovrapposti

pp


FISICA CON IL RICH-1FISICA CON IL RICH-1

solo combinatoriosolo combinatorio

2 2 identificati identificati

1 1 identificato identificato


RUN 2001 – RICH-1 RUN 2001 – RICH-1 completamente equipaggiatocompletamente equipaggiato

Photon detectors (PD) : 5.3 mPhoton detectors (PD) : 5.3 m22 di MWPCs con fotocatodi a CsI, di MWPCs con fotocatodi a CsI,

84,000 canali di read-out analogico84,000 canali di read-out analogico

‘ ‘VUV mirror wall’, VUV mirror wall’,

21 m21 m22,116 specchi,116 specchi


RUN 2002 – RICH-1 RUN 2002 – RICH-1 completamento hardwarecompletamento hardware

Sistema di raffreddamento Sistema di raffreddamento dell’ elettronica:dell’ elettronica:

cornici fotorivelatori: T= 22 cornici fotorivelatori: T= 22 oo+/- 1+/- 1oo

piastre Cupiastre Cu

Tubicini acqua in depressioneTubicini acqua in depressione

PLCPLCDistribuzione acquaDistribuzione acqua

Circolazione veloce Circolazione veloce del gas radiatoredel gas radiatore

(~50 m(~50 m33 / h): / h):omogeneita’ T gas: omogeneita’ T gas: T< 0.2T< 0.2oo


RICH-1 – rumore elettronicoRICH-1 – rumore elettronico

Setup for anode wire Setup for anode wire alignment and alignment and

solderingsoldering

<noise> = 2100 e<noise> = 2100 e--

<noise> = 1100 e<noise> = 1100 e--

rinforzando le connessioni rinforzando le connessioni di di

massa fra le carte di massa fra le carte di Front-EndFront-Ende le cornici dei fotocatodie le cornici dei fotocatodi(facendo uso delle piastre (facendo uso delle piastre di raffreddamento)di raffreddamento)

Pad sotto le griglia meccanica Pad sotto le griglia meccanica di rinforzo dei fotocatodidi rinforzo dei fotocatodi


RICH-1 – FOTORIVELATORI (PD)RICH-1 – FOTORIVELATORI (PD)instabilita’ elettrica dei PD alla intensita’ di fascio nominaleinstabilita’ elettrica dei PD alla intensita’ di fascio nominale (stabili a intensita’ minore oppure a HV 100-150 V minore dell’ ottimale)(stabili a intensita’ minore oppure a HV 100-150 V minore dell’ ottimale)

Run 2001: 2 PD (su 8) OK Run 2001: 2 PD (su 8) OK

Inverno 2001-02:Inverno 2001-02:• identificazione del problema: identificazione del problema: difetti locali dei filidifetti locali dei fili

• sostituzione parziale (fino a ~ 30%) dei fili su 4 piani anodici sostituzione parziale (fino a ~ 30%) dei fili su 4 piani anodici

• 2 piani anodici completamente rifatti 2 piani anodici completamente rifatti

(filo LUMAMETALL(filo LUMAMETALL OSRAM)OSRAM)

Run 2002: 5 PD (su 8) OKRun 2002: 5 PD (su 8) OKMontaggio dei Montaggio dei

fotocatodi in fotocatodi in

camera a guanticamera a guantiPD mountati sul RICHPD mountati sul RICH

difetto sul filo,difetto sul filo,diametro 20 diametro 20 mm

piano rettificato equipaggiato per la piano rettificato equipaggiato per la tessitura ed il controllo dei fili anodicitessitura ed il controllo dei fili anodici


RICH-1 – GAS RADIATORERICH-1 – GAS RADIATORETRASPARENZA E PRE-CLEANING TRASPARENZA E PRE-CLEANING

Trasmissione attraverso 5 m di gas, 1barTrasmissione attraverso 5 m di gas, 1bar

2000-01 - 2000-01 - C4F10 pre-cleaning C4F10 pre-cleaning in fase liquida in fase liquida

filtro: catalizzatore Cufiltro: catalizzatore Cu perdite: 7%-50%perdite: 7%-50%

2002 -2002 - C4F10 pre-cleaning C4F10 pre-cleaning in in fase gassosafase gassosa filtro: C attivo e 13X (poi 5A)filtro: C attivo e 13X (poi 5A) + ossigeno rimosso per + ossigeno rimosso per distillazione - distillazione - perdite: 20%perdite: 20%

monitoraggio in linea della monitoraggio in linea della trasmissione della luce VUV trasmissione della luce VUV misurata attraverso 5 cm di misurata attraverso 5 cm di liquido (~ 7 m of gas, 1 bar)liquido (~ 7 m of gas, 1 bar)


RICH-1 – GAS RADIATORERICH-1 – GAS RADIATORENEL RIVELATORE NEL RIVELATORE

1/7/021/7/02 1/9/021/9/02principali fughe principali fughe

individuate e individuate e curatecurate

aggiunta di aggiunta di C4F10C4F10

incidente:incidente:black-up +black-up +

alimentatori alimentatori DieselDiesel

non in funzionenon in funzione


RICH-1 – PARETE SPECCHIRICH-1 – PARETE SPECCHI

la riflettanza di 2 specchi campione

misurata dopo 1 e dopo 2 anni di

permanenza nel vessel:

valori stabili al di sopra di 165 nm

mirror n. 2mirror n. 2

mirror n. 5mirror n. 5

wave lengthwave length

wave lengthwave length

refl

ecti

vity

refl

ecti

vity

refl

ecti

vity

refl

ecti

vity

20002000

2001200120022002

2000 = ALL’ ALLUMINATURA2000 = ALL’ ALLUMINATURA

20020000

2002200220012001


RICH-1 – PARETE SPECCHIRICH-1 – PARETE SPECCHI

verifica allineamento angolare specchi:

disallineamenti fino a 1.5 mrad,

correlati in posizione

(deformazione globale della struttura,

dovuta alla temperatura ?)

nuove verifiche,

necessita’ del monitoraggio in linea

dell’allineamento

specchi inferiorispecchi inferiori

specchi superiorispecchi superiori

disallineamento verticaledisallineamento verticale

disallineamento orizzontaledisallineamento orizzontale

disallineamento orizzontaledisallineamento orizzontale disallineamento verticaledisallineamento verticale


COMPASS RICH -2COMPASS RICH -2

IDEE GUIDA:IDEE GUIDA: parametri fondamentali come nel proposalparametri fondamentali come nel proposal (accettanza, dimensioni, n, (accettanza, dimensioni, n, sep. fino a 120 GeV/c) sep. fino a 120 GeV/c) fotorivelatori nel visibile e UV prossimo (fotorivelatori nel visibile e UV prossimo ( > 200 nm) > 200 nm) (si ricordi: CsI: (si ricordi: CsI: < 200 nm) < 200 nm)

PER MANTENERE LA RISOLUZIONE:PER MANTENERE LA RISOLUZIONE:

fotone,spazfotone,spaz ** ~ cost ~ cost

PM multianodo HAMAMATSU H6568-03, PM multianodo HAMAMATSU H6568-03,

16 canali,UV glass16 canali,UV glass (gia’ usati in COMPASS, SciFi, 100 unita’)(gia’ usati in COMPASS, SciFi, 100 unita’)

valutata (per confronto) l’ipotesi alternativa: DEP, HPD PP0380, focalizzatovalutata (per confronto) l’ipotesi alternativa: DEP, HPD PP0380, focalizzato

n


VANTAGGI DEI FOTORIVELATORIVANTAGGI DEI FOTORIVELATORIPM MULTIANODOPM MULTIANODO

segnale veloce (FWHM: ~ 10 nsec)segnale veloce (FWHM: ~ 10 nsec) FAST RICH FAST RICH

fondo fisico ridottofondo fisico ridotto

gran numero di fotoni per anellogran numero di fotoni per anello maggior efficienza del maggior efficienza del

pattern recognitionpattern recognition

rivelazione di fotoni nel visibile erivelazione di fotoni nel visibile e

UV prossimoUV prossimo richieste meno stringenti richieste meno stringenti

per:per:

riflettanza specchiriflettanza specchi

trasparenza gastrasparenza gas

rivelatori robusti rivelatori robusti manutenzione facilemanutenzione facile


GEOMETRIA DEL FOTORIVELATOREGEOMETRIA DEL FOTORIVELATORE

lentelentedi quarzodi quarzo

fotocatodofotocatodoPMPM

50 m

m50

mm

30 m

m30

mm

18 m

m18

mm

1120 PM per 2.8 m1120 PM per 2.8 m22,,

18000 canali di elettronica digitale18000 canali di elettronica digitale

passo efficace: ~11 mm passo efficace: ~11 mm

fotonefotone


RICH-2 – ATTIVITA’ PROTOTIPI RICH-2 – ATTIVITA’ PROTOTIPI

2002 2002 produzione & caratterizzazione lenti (silice fuso) singole produzione & caratterizzazione lenti (silice fuso) singole

accoppiamento lenti di silice fuso-maPM accoppiamento lenti di silice fuso-maPM

(Hamamatsu H6568-03, UV glass,16 canali)(Hamamatsu H6568-03, UV glass,16 canali)

test ed allestimentomodulo HV test ed allestimentomodulo HV

(CAEN A1932AN per SY1527)(CAEN A1932AN per SY1527)

2003 2003 costruzione e test di un pannello di fotorivelatori:costruzione e test di un pannello di fotorivelatori:

- 25 maPM- 25 maPM

- 25 lenti silice fuso- 25 lenti silice fuso

- pannello meccanico- pannello meccanico

- sistema SY1527 - sistema SY1527


IL BILANCIO DI CIL BILANCIO DI C44FF1010

C4F10 acquistato: 2430 kgC4F10 acquistato: 2430 kg

Gas pulito usato:Gas pulito usato:

riempimento 2001 40 kgriempimento 2001 40 kg

recupero 2001 25 kgrecupero 2001 25 kg

filtri 2001 20 kgfiltri 2001 20 kg

perdite sistema 2001 200 kg perdite sistema 2001 200 kg

riempimento 2002 70 kgriempimento 2002 70 kg

recupero 2002 50 kgrecupero 2002 50 kg

filtri 2002 40 kgfiltri 2002 40 kg

perdite sistema 2002 420 kg perdite sistema 2002 420 kg

a fine run 1000 kg a fine run 1000 kg

(aspettazione)(aspettazione)

----------------------------------------- -----------------------------------------

1865 kg1865 kg

MATERIALE GREZZO 2240 kgMATERIALE GREZZO 2240 kg

perso in incidentiperso in incidenti connettore rotto 70 kgconnettore rotto 70 kg surriscaldamento lab 50 kgsurriscaldamento lab 50 kg connettore difettoso 30 kgconnettore difettoso 30 kg ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 150 kg150 kg bilancio bilancio 2240 kg2240 kg 150 kg150 kg ---------------------- 2390 kg2390 kg C4F10 necessario, per 1y:C4F10 necessario, per 1y: riempimento 50 kgriempimento 50 kg recupero 50 kgrecupero 50 kg filtri (6) 60 kgfiltri (6) 60 kg perdite fisiologiche 200 kgperdite fisiologiche 200 kg ------------------------------------------------------------------------------------------ 360 kg360 kg MATERIALE GREZZO 420 kgMATERIALE GREZZO 420 kg


Dal numero di fotoni nei run Dal numero di fotoni nei run di calibrazionedi calibrazione

PROPOSAL RUN DI CALIBRAZIONEPROPOSAL RUN DI CALIBRAZIONEfotoni visti/anello (fotoni visti/anello (=1) 36 16.5 (@ 2100 V, soglie 4*=1) 36 16.5 (@ 2100 V, soglie 4*))Superficie specchi 100% 95%Superficie specchi 100% 95%reflettanza specchi dalla letteratura ~5% inferiorereflettanza specchi dalla letteratura ~5% inferioresuperficie attiva 95% 78%superficie attiva 95% 78%eff. rivelaz. fotoe. sing. 90% DF = ?eff. rivelaz. fotoe. sing. 90% DF = ?

trasmissione gas solo 5ppm Otrasmissione gas solo 5ppm O22

5ppm H5ppm H22O ~10% inferioreO ~10% inferiore

(n - 1) * 10(n - 1) * 1066 1530 1220 (20% meno fotoni) 1530 1220 (20% meno fotoni) Trasmissione quarzo dalla letteratura come previstoTrasmissione quarzo dalla letteratura come previstoCsI QE efficace da RD26 (1- CsI QE efficace da RD26 (1- QE)/ QE)/ QE = ?QE = ?

DA QUANTO SOPRA DF * (1- DA QUANTO SOPRA DF * (1- QE)/ QE)/ QE = 85 %QE = 85 %----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------per fascio nominale, 2000V, soglie 3*per fascio nominale, 2000V, soglie 3*assumendo (1- assumendo (1- QE)/ QE)/ QE = 1QE = 1 DF = 70% DF = 70%


RICH-1 – READ-OUTRICH-1 – READ-OUT

analogic read-out system, analogic read-out system, 84,000 channels84,000 channels

with with local intelligencelocal intelligence (DSP, FPGA in FE (DSP, FPGA in FE

BORA boardBORA board) ) workingworking dead timedead time: limited to 500 ns / event up to trigger rates: limited to 500 ns / event up to trigger rates

of 75 KHzof 75 KHz

average average noise level: noise level: ~ 2000 e~ 2000 e- - , non homogeneous (2001), non homogeneous (2001) reinforced ground lines (2002)reinforced ground lines (2002),,

expected noise level: ~ 1100 eexpected noise level: ~ 1100 e--

Front End BORA boards Front End BORA boards

mounted on photon detectormounted on photon detector

PC resident control PC resident control board DOLINAboard DOLINA


RICH-1 – RADIATOR GAS, 2002 RICH-1 – RADIATOR GAS, 2002 MATERIALMATERIAL

new Cnew C44FF1010 delivery, 570 Kg delivery, 570 Kg better quality, polluting contamination:better quality, polluting contamination:

mainly watermainly water new pre-cleaning new pre-cleaning

installation: installation:

cleaning in gas phasecleaning in gas phase

C4F10 "Big bottle"

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

150 170 190 210 230

WaveLength (nm)

tran

smis

sion

(gas

, 5m

)15.02.02

01.03.02

05.03.02

08.03.02

raw materialraw material


CC44FF10 10 BALANCEBALANCE

C4F10 bought: 2430 kgC4F10 bought: 2430 kg

clean gas used:clean gas used:

filling 2001 40 kgfilling 2001 40 kg

emptying 2001 25 kgemptying 2001 25 kg

cartridge 2001 20 kgcartridge 2001 20 kg

system losses 2001 200 kg system losses 2001 200 kg

filling 2002 70 kgfilling 2002 70 kg

emptying 2002 50 kgemptying 2002 50 kg

cartridge 2002 40 kgcartridge 2002 40 kg

system losses 2002 420 kg system losses 2002 420 kg

end 2002 run 1000 kg end 2002 run 1000 kg

(expected)(expected)

----------------------------------------- -----------------------------------------

1865 kg1865 kg

RAW MATERIAL 2240 kgRAW MATERIAL 2240 kg

lost in accidentslost in accidents broken gas connector 70 kgbroken gas connector 70 kg over heat in clean. Lab 50 kgover heat in clean. Lab 50 kg leaking conn. filling 30 kgleaking conn. filling 30 kg ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 150 kg150 kg balance balance 2240 kg2240 kg 150 kg150 kg ---------------------- 2390 kg2390 kg C4F10 needed, for 1y:C4F10 needed, for 1y: filling 50 kgfilling 50 kg emptying 50 kgemptying 50 kg cartridges (6) 60 kgcartridges (6) 60 kg physiological leaks 200 kgphysiological leaks 200 kg ------------------------------------------------------------------------------------------ total clean gas 210 kgtotal clean gas 210 kg RAW MATERIAL 260 kgRAW MATERIAL 260 kg


FROM THE NUMBER OF PHOTONSFROM THE NUMBER OF PHOTONSIN CALIBRATION RUNSIN CALIBRATION RUNS

PROPOSAL CALIBR. RUNSPROPOSAL CALIBR. RUNSn. detect. ph.s/ring (n. detect. ph.s/ring (=1) 36 16.5 (seen @ 2100 V, thr. 4*=1) 36 16.5 (seen @ 2100 V, thr. 4*))mirror surface 100% 95%mirror surface 100% 95%mirror reflectance from literature ~5% lower mirror reflectance from literature ~5% lower active surface 95% 78%active surface 95% 78%single photoe. detect. eff. 90% DF = ?single photoe. detect. eff. 90% DF = ?

gas transmission only 5ppm Ogas transmission only 5ppm O22

5ppm H5ppm H22O ~10% lowerO ~10% lower

(n - 1) * 10(n - 1) * 1066 1530 1220 (20% less photons) 1530 1220 (20% less photons) quartz transmission from literature as foreseenquartz transmission from literature as foreseeneffective CsI QE from RD26 (1- effective CsI QE from RD26 (1- QE)/ QE)/ QE = ?QE = ?

FROM THESE FIGURES DF * (1- FROM THESE FIGURES DF * (1- QE)/ QE)/ QE = 85 %QE = 85 %----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------for nominal beam intensity, 2000V, thr. 3*for nominal beam intensity, 2000V, thr. 3*assuming (1- assuming (1- QE)/ QE)/ QE = 1QE = 1 DF = 70% DF = 70%


RICH-1 – 2001 DATARICH-1 – 2001 DATA

typical ring imagetypical ring image

all all

ringring

angular spectra for angular spectra for reconstructed Rings reconstructed Rings (signal and uncorrelated)(signal and uncorrelated)

allall

number of photons number of photons per ring:per ring:

expected for nominal expected for nominal HV & noise level: ~18HV & noise level: ~18

ringring

photonphoton

all PDs, image of all PDs, image of superimposed eventssuperimposed events

commissionenazionale i silvia dalla torre catania, 17 settembre 2002 compass: stato del rich-1...

Documents

silvia dalla torre catania

silvia dalla torre infn

specchi slide

compass slide

bar slide

compass rich

identificato slide

funzione slide