flavio gatti,csn1, feb 6 th, 06 1 tc status. flavio gatti university and infn of genoa, italy

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6 Flavio Gatti,CSN1, Feb 6 th th , 06 , 06 1 TC status. TC status. Flavio Gatti Flavio Gatti UNIVERSITY and INFN UNIVERSITY and INFN of Genoa, Italy of Genoa, Italy

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Page 1: Flavio Gatti,CSN1, Feb 6 th, 06 1 TC status. Flavio Gatti UNIVERSITY and INFN of Genoa, Italy

Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 11

TC status.TC status.

Flavio Gatti Flavio Gatti UNIVERSITY and INFNUNIVERSITY and INFNof Genoa, Italyof Genoa, Italy

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 22

TC Final DesignTC Final Design• A PLASTIC SUPPORT STRUCTURE ARRANGES THESCINTILLATOR BARS AS REQUESTED

• THE BARS ARE GLUED ONTOTHE SUPPORT

• INTERFACE ELEMENTS ARE GLUED ONTO THE BARS AND SUPPORT THEFIBRES

• FIBRES ARE GLUED AS WELL

• TEMPORARY ALUMINIUM BEAMS ARE USED TO HANDLE THE DETECTOR DURING INSTALLATION

• PTFE SLIDERS WILL ENSUREA SMOOTH MOTION ALONG THE RAILS

PM-Scintillator Coupling

Scintillator Housing

BC404-Scintillator slab

Main Support

Ladder Board& cabling

PM

APD

APD F.E. BoardScintillating Fibers (Phi Counter)

APD Cooled Support

Item to be constructed. Item prototyped & constr. Meth. under test Item ready.

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 33

The construction of the TC is unconventional(no screw, no metals,…) large use of glues, epoxies at the interface of various plastics materials. Tolerances of about 1mm over 1m mustbe achieved.

APD

APD F.E. card

Water Cooled APD support

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 44

A sample of BC404 bar and the plastics housing

Tested @ BTF (3 feb), 93ps FWHM -preliminary-

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 55

PM & Discriminator CardPM & Discriminator Card

PM delivered with useful measured parametersPM delivered with useful measured parameters Selection on gain and Q.E. is needed: Selection on gain and Q.E. is needed:

highest gain-> inner side of COBRA, highest gain-> inner side of COBRA, match the Q.E. for both PMs of the bar in order to match the Q.E. for both PMs of the bar in order to meet the 100ps FWHM requirement over the full meet the 100ps FWHM requirement over the full length.length.

Discriminator cards design need for a test Discriminator cards design need for a test with DRS, but we are preparing for a test with with DRS, but we are preparing for a test with Digital Oscilloscope in the present run Digital Oscilloscope in the present run (27jan/4feb) at BTF. Data under analysis. (27jan/4feb) at BTF. Data under analysis. delivery 3 months later.delivery 3 months later.

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 66

Production scheme of Production scheme of Scintilating Fibers Scintilating Fibers tested: tested:

Hot forming with and Hot forming with and without jacket. without jacket. √√

Test for light losses, Test for light losses, i.e., trapping i.e., trapping efficiency. efficiency. √√

Test of several Test of several diffusing or reflecting diffusing or reflecting jacket. jacket. √√

Coupling to the APD via Coupling to the APD via EPOTEK H301-2. EPOTEK H301-2. √√

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 77

APD F.E. card:APD F.E. card: Front-end prototype for Front-end prototype for

APD under testAPD under test Final prototypes Final prototypes

construction will start construction will start soon, by feb.15th soon, by feb.15th

Final production: 3 weeks Final production: 3 weeks after acceptance.after acceptance.

Same schedule for patch Same schedule for patch panels (concentrator panels (concentrator boards) and mezzanine for boards) and mezzanine for VME-VPC board.VME-VPC board.

FPGA CODE (V1.01) ready. FPGA CODE (V1.01) ready. Soon will start the Soon will start the evaluation process on the evaluation process on the VME Board that will take VME Board that will take 1 months 1 months

8 Ch APD F.E. Card

Concentrator Card

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 88

32x

32x

8x

8x

Geneal view of the APD electronics and cabling

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 99

N2 bagN2 bag• N2 bag will be built in N2 bag will be built in house, after negative results house, after negative results of production tests performed of production tests performed in several companiesin several companies• We obtained a special We obtained a special production of 0.25 mm tick EVAL production of 0.25 mm tick EVAL T foil (the best on the shelf) T foil (the best on the shelf) in a sandwich of two PE foils in a sandwich of two PE foils •Construction of mockup with Construction of mockup with machined resinsmachined resins•The foils will be formed on The foils will be formed on the mockup and assembled by the mockup and assembled by thermo-welding or epoxy: these thermo-welding or epoxy: these joints are successfully testedjoints are successfully tested•Construction will start after Construction will start after the completion of the first TC the completion of the first TC (middle of march)(middle of march)

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1010

Monitor of Partial Monitor of Partial pressure of He pressure of He inside the N2 Bag:inside the N2 Bag:

Use of low cost He Use of low cost He detectors capable detectors capable to work at high to work at high inlet pressure inlet pressure (already ordered)(already ordered)

Design of the Design of the whole system is whole system is just started just started

Blocks of resins to be used in the mockup construction

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1111

Calibration LaserCalibration Laser

PurposesPurposes: MONITORING of : MONITORING of 1.1. timing sync. Of TC bars, timing sync. Of TC bars, 2.2. timing sync TC-LXe,timing sync TC-LXe,3.3. timing resolution of TC timing resolution of TC RequirementsRequirements:: 10 picosecond pulse laser at 532 nm (TC) and 266 nm (LXe)10 picosecond pulse laser at 532 nm (TC) and 266 nm (LXe) Repetition rate adjustable in the 100-1000 Hz range.Repetition rate adjustable in the 100-1000 Hz range. Sync out with low jitter (<5ps).Sync out with low jitter (<5ps).Power requirements (-> define the cost)Power requirements (-> define the cost)1.1. Single bar test: 405nm, 5mW, 100ps laser -> final 10.000 Single bar test: 405nm, 5mW, 100ps laser -> final 10.000

ph/pulseph/pulse2.2. Loss at fiber injection: 10^-4, bar acceptance: 0.01, Q.E., Loss at fiber injection: 10^-4, bar acceptance: 0.01, Q.E.,

overall optical transmission: 0.1 (total about 10^-7) -> 1 overall optical transmission: 0.1 (total about 10^-7) -> 1 W laser.W laser.

Results of the investigations: Nd:YVO 1064nm , frequency Results of the investigations: Nd:YVO 1064nm , frequency converter to 532nm (2HG) for the TC and 266nm (4HG) for the converter to 532nm (2HG) for the TC and 266nm (4HG) for the LXe, 1W average power, ext trig 1/min, intern trig 100-LXe, 1W average power, ext trig 1/min, intern trig 100-1000Hz, at least 1 uJ/pulse, sync out.1000Hz, at least 1 uJ/pulse, sync out.

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1212

Status of the scheduleStatus of the schedule Final Test of TCs @ BTF: Final Test of TCs @ BTF:

-> -> Jan 27/Feb 3 (components), March 27/April 3, (TC#1), June 1/12 Jan 27/Feb 3 (components), March 27/April 3, (TC#1), June 1/12 (TC#2)(TC#2)

Delivery at PSI:Delivery at PSI: -> TC#1 may, 5 -> TC#1 may, 5thth ; TC#2, Jun 24 ; TC#2, Jun 24thth. . PM: PM:

Selection by Selection by February, 15February, 15thth.. ladder socket ladder socket readyready final production of Discr./splitter, 3 months after test with DRS.final production of Discr./splitter, 3 months after test with DRS.

APD electronics: APD electronics: prototypes ready for prototypes ready for Jan,15Jan,15thth.. Validation test:20 days- Final production: Validation test:20 days- Final production: March 15March 15thth

FPGA SW (first Vers.) FPGA SW (first Vers.) Jan,15Jan,15thth,, Final version after TC test: May, Final version after TC test: May, 1515thth..

TC bag: TC bag: design design readyready, material , material readyready.. delivery,delivery,april 26april 26thth..

Laser:Laser: Design ready.Design ready. 50 fibers, low time jtter (10 um), and fiber-injector already 50 fibers, low time jtter (10 um), and fiber-injector already

ordered.ordered. Delivery: Delivery: after 3 months from the order (->may, 29th)after 3 months from the order (->may, 29th)

He Monitor system He Monitor system (->may, 29th)(->may, 29th)

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1313

Genova, 18 gennaio 2006Genova, 18 gennaio 2006Ai referee dell’Esperimento MEG: Ai referee dell’Esperimento MEG: Oggetto: richiesta di sblocco di SJ per acquisto del laser di Oggetto: richiesta di sblocco di SJ per acquisto del laser di

sincronizzazione degli elementi del TC e tra i TC e rivelatore a sincronizzazione degli elementi del TC e tra i TC e rivelatore a LXe.LXe.

Cari Referee,Cari Referee,come avevamo discusso nell’anno passato e’ necessario acquisire un laser come avevamo discusso nell’anno passato e’ necessario acquisire un laser

pulsato e sufficientemente potente per : pulsato e sufficientemente potente per : la sincronizzazione relativa delle barre di scintillatore e la sincronizzazione relativa delle barre di scintillatore e

monitoraggiomonitoraggio la misura e monitoraggio della risoluzione temporale di ogni barrala misura e monitoraggio della risoluzione temporale di ogni barra la sincronizzazione relativa tra Timning Counter e LXe e monitoraggiola sincronizzazione relativa tra Timning Counter e LXe e monitoraggio

Le caratteristiche richieste sono state ulteriormente approfondite e Le caratteristiche richieste sono state ulteriormente approfondite e definite:definite:

1.1. la potenza deve essere sufficientemente alta per inviare un numero di la potenza deve essere sufficientemente alta per inviare un numero di fotoni adeguato ( 104 fotoni per PM) attraverso le fibre ottiche, fotoni adeguato ( 104 fotoni per PM) attraverso le fibre ottiche, compensando le perdite di accoppiamento laser-fibre-barra-pm;compensando le perdite di accoppiamento laser-fibre-barra-pm;

2.2. la larghezza dell’impulso deve essere piccola rispetto alla la larghezza dell’impulso deve essere piccola rispetto alla risoluzione temporale del sistema, in modo da non mascherare risoluzione temporale del sistema, in modo da non mascherare dipendente i possibili effetti di degradamento prodotti dal dipendente i possibili effetti di degradamento prodotti dal rivelatore;rivelatore;

3.3. operare alla lunghezza d’onda del visibile ( 532nm) per il TC e a operare alla lunghezza d’onda del visibile ( 532nm) per il TC e a lunghezze d’onda dell’ UV (266nm) nel LXe.lunghezze d’onda dell’ UV (266nm) nel LXe.

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1414

L’analisi degli accoppiamenti ottici e’ la seguente:L’analisi degli accoppiamenti ottici e’ la seguente: la stima sulla efficienza di trasmissione del fascio la stima sulla efficienza di trasmissione del fascio

all’ingresso della fibra (SMF28e : dispersione di 18 ps/nm Km all’ingresso della fibra (SMF28e : dispersione di 18 ps/nm Km e apertura numerica di 0.14), che ha un diametro del core di e apertura numerica di 0.14), che ha un diametro del core di 10 um e diametro esterno di 250 um, e’ circa 1x10-4 10 um e diametro esterno di 250 um, e’ circa 1x10-4 (includendo le perdite pieno-vuoto dell’impacchettamento del (includendo le perdite pieno-vuoto dell’impacchettamento del bundle, le perdite di matching tra i diametri del fascio e bundle, le perdite di matching tra i diametri del fascio e del bundle e le perdite di accettanza per allineamento) ; del bundle e le perdite di accettanza per allineamento) ;

usando un diffusore e un ingresso perpendicolare alla barra, usando un diffusore e un ingresso perpendicolare alla barra, l’efficienza di intrappolamento nella barra e’ 1x10-2 circa;l’efficienza di intrappolamento nella barra e’ 1x10-2 circa;

la perdita complessiva di trasmissione in tutte le interfacce la perdita complessiva di trasmissione in tutte le interfacce ottiche e le perdite per divergenza del fascio producono un ottiche e le perdite per divergenza del fascio producono un fattore di raccolta finale pari a 0.1 circa;fattore di raccolta finale pari a 0.1 circa;

Considerando che e’ necessario illuminare circa 50 fibre, e’ Considerando che e’ necessario illuminare circa 50 fibre, e’ necessario disporre di 50 nJ/impulso. Sul mercato e’ necessario disporre di 50 nJ/impulso. Sul mercato e’ disponibile una classe di laser con potenza media intorno a 1 disponibile una classe di laser con potenza media intorno a 1 W e una energia per impulso dell’ordine di 1-100 uJ, W e una energia per impulso dell’ordine di 1-100 uJ, secondo il rep. rate a cui operanosecondo il rep. rate a cui operano

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1515

Ho riformulato le richieste e sono arrivate le seguenti Ho riformulato le richieste e sono arrivate le seguenti risposte, di seguito allegate, che si sintetizzano risposte, di seguito allegate, che si sintetizzano cosi’:cosi’:

Università di PV: laser 1 W, 5-10ps, rep. Rate < 1KHz, Università di PV: laser 1 W, 5-10ps, rep. Rate < 1KHz, 100uJ @532nm, 25uJ@266nm, costo (IVA inclusa) 88.000,oo 100uJ @532nm, 25uJ@266nm, costo (IVA inclusa) 88.000,oo Euro.Euro.

HighQlaser: laser piconova, 1W, 8ps, rep. rate <50KHz o HighQlaser: laser piconova, 1W, 8ps, rep. rate <50KHz o >500KHz, 400 uJ@532nm, 100uJ@266, costo (IVA inclusa) >500KHz, 400 uJ@532nm, 100uJ@266, costo (IVA inclusa) 135.300,oo Euro.135.300,oo Euro.

Lumera: Rapid laser 2W, 12 ps, rep.rate <10KHz, 20 uJ @ Lumera: Rapid laser 2W, 12 ps, rep.rate <10KHz, 20 uJ @ 532nm (non e’ indicata l’opzione a 266), costo (IVA 532nm (non e’ indicata l’opzione a 266), costo (IVA inclusa) 162.000,oo Euro ( la ditta mi rimanda inclusa) 162.000,oo Euro ( la ditta mi rimanda all’offerta gia’ fatta il 13.09.05 e gia’ trasmessa per all’offerta gia’ fatta il 13.09.05 e gia’ trasmessa per la riunione di settembre della CSNI )la riunione di settembre della CSNI )

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Flavio Gatti,CSN1, Feb 6Flavio Gatti,CSN1, Feb 6thth, 06, 06 1616

In seguito a chiarimenti su alcuni punti quali:1. l‘affidabilita’ confrontata ai quella dei sistemi commerciali;2. la adeguatezza dell’apparato a essere trasportato e ad operare in

condizioni simili a quelle industriali; 3. la rispondenza alla normativa sulla sicurezza;4. la manutenzione;ritengo che la proposta dell’Uni. PV sia complessivamente migliore.

Ritengo infatti che le risposte ottenute ai punti succitati siano piu’ che soddisfacenti. In particolare:

il gruppo ha una notevole esperienza accademica e realizzativa, e inoltre utilizza componentistica commerciale parimenti a quanto fanno altre ditte;

l’apparto e costruito con criteri “industrial grade”; pur non avendo la marchiatura CE complessiva per lo strumento, in

realtà lo e’ ogni suo suo componente e si configurerebbe come prototipo di laboratorio; sara’ provvisto di una copertura metallica standard “industrial grade”;

gli interventi ordinari saranno eseguiti da noi su loro istruzione; quelli straordinari saranno eseguiti a PV o al PSI dal gruppo dei laseristi.

Pertanto chiedo lo sblocco del SJ di 80.000 Euro con una integrazione di 8.000 E, per un totale di 8.000 Euro.