Jornadas LIP 2007
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Jornadas LIP 2007
FP6 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES A. Blanco (1), N. N Carolino (1), O. O Cunha (1), R. R Ferreira Marques (1,2), P. P Fonte (1,3), J. J Silva(1), L. L Lopes (1), A. Pereira (1), C. Silva (1), C. C. Sousa (4) (1) LIP, Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (2) D Departamento t t de d Física Fí i da d Universidade U i id d de d Coimbra C i b (3) ISEC, Coimbra (3) ESTG, Leiria Jornadas LIP 2007 Luso, 11-12 Janeiro Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Sumario - O projecto de actualização do ToF de HADES - Estado do projecto - Resultados R lt d preliminares li i dos d últimos últi testes, t t Outubro O t b 2007 - Estado da produção - Conclusões l Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso O detector HADES Detector de tempo de voo (cintiladores) Câmaras de fios Detector de cascatas Linha do feixe Rich Íman Vista 3D Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Vista lateral Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso O detector HADES Detector de tempo de voo (cintiladores) Câmaras de fios Detector de cascatas Linha do feixe Rich Íman Vista 3D Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Detector de tempo de voo, RPCs Vista lateral Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso O detector HADES Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso O detector HADES 8 m2 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Requisitos q do detector p para medida de tempo p de voo - Adequada granularidade. - Resolução temporal < 100 ps σ. - Resolução espacial < 3 cm2. - Alta eficiência em toda a área. - Bom comportamento a taxas de poucas centenas de Hz/cm2. Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Resistive Plate Chambers ((RPCs)) p para medida de tempos p Detector gasoso -HV Vidro Alumínio Área sensível Principais Características • Resolução temporal ~ 50 ps σ. • Eficiência 75% 300 μm Gap (MIPs). Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: células 4 gaps 00.3 3 mm ⇒ ε > 99% Eléctrodos mistos, Al e vidro IIndividualmente di id l t isolada i l d (RF) minimiza o crosstalk entre células Al í i Alumínio Vid Vidro S Suporte mecânico â i Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: sextante 187 células/sextante distribuídas em 3 colunas e 2 camadas 1122 células no total Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura t1 t2 Leitura feita nos dois extremos de cada célula T = (t1 + t2)/2 X = t1 – t2 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura t1 t2 Electrónica Preamplificador + comparador DaughterBoard (DB) Alimentação + controlo MotherBoard (MB) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura DB (Responsabilidade USC, Espanha + GSI, Alemanha) Preamplificadores + comparador BGM1013 MAX9601 4 canais Saída LVDS, codifica o tempo e a carga Amplifier Step Discriminator Step MAX9601-2ch 500ps Q Propagation Delay In C BGM1013 Monolithic (31dB, 2.2GHz) OPA690 Wideband O Amplifier Op. A lifi Q/ C Latch enable/ ToF-Threshold C 2nd integration RC=20ns R ToT Integrator Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES R 2k2 Trigger Out. BFT92 Wideband PNP Transistor Σ4ch. 4 ch. out PECLLVDS SN65LVDT100 SAMTEC 16 diff. pins Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura DB (Responsabilidade USC, Espanha + GSI, Alemanha) Preamplificadores + comparador BGM1013 MAX9601 4 canais Saída LVDS, codifica o tempo e a carga Amplifier Step Discriminator Step MAX9601-2ch 500ps Q Propagation Delay In C BGM1013 Monolithic (31dB, 2.2GHz) OPA690 Wideband O Amplifier Op. A lifi Q/ C Latch enable/ ToF-Threshold C 2nd integration RC=20ns R ToT Integrator Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES R 2k2 Trigger Out. BFT92 Wideband PNP Transistor Σ4ch. 4 ch. out PECLLVDS SN65LVDT100 SAMTEC 16 diff. pins Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura t1 t2 Electrónica Preamplificador + comparador DaughterBoard (DB) Alimentação + controlo MotherBoard (MB) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura MB (Responsabilidade UV, Espanha) Alimentação + controlo Distribuição alimentação C fi Configuração ã comparadores d (thresholds) (th h ld ) Controlo tensões, correntes e temperaturas Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Electrónica de leitura MB (Responsabilidade UV, Espanha) Alimentação + controlo (MB) Distribuição alimentação C fi Configuração ã comparadores d (thresholds) (th h ld ) Controlo tensões, correntes e temperaturas Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Sistema de aquisição (Responsabilidade GSI, Alemanha) TRB (Time Readout Board) 128 canais de TDC (HPTDC) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Sistema de aquisição (Responsabilidade GSI, Alemanha) TRB (Time Readout Board) 128 canais de TDC (HPTDC) Capacidade calculo FPGA / DSP Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: Sistema de aquisição (Responsabilidade GSI, Alemanha) TRB (Time Readout Board) 128 canais de TDC (HPTDC) Capacidade calculo FPGA / DSP Ethernet + Link óptico (2Gbit/s) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Estado do p projecto j - R&D e validação lid ã do d conceito. it Validação do conceito, 2003 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Estado do p projecto j - R&D e validação lid ã do d conceito. it Concluído C l íd - Teste do primeiro protótipo. Teste do primeiro protótipo, 2005 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Estado do projecto p j - R&D e validação lid ã do d conceito. it Concluído C l íd - Teste do primeiro protótipo. Concluído - Teste do primeiro sextante completo construído com técnicas industriais. Teste do primeiro sextante completo, 2007 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Estado do projecto p j - R&D e validação lid ã do d conceito. it Concluído C l íd - Teste do primeiro protótipo. Concluído - Teste do primeiro sextante completo construído com técnicas industriais. Concluído - Produção. Em andamento, fim 06/08 - Instalação. Segunda metade 2008 Células na estação de montagem Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso - Resultado esu do p preliminares e es do teste es e do pprimeiro e o se sextante a e co completo p e o construído co s u do com técnicas industriais, Outubro (2007). - Estado da produção Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso - Resultado esu do p preliminares e es do teste es e do pprimeiro e o se sextante a e co completo p e o construído co s u do com técnicas industriais, Outubro (2007). - Estado da produção Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Setup p Sextante completo 187 células 374 canais electrónicos 4 TRBs Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Objectivos j Validação mecânica Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Objectivos j Integração no DAQ e no software da experiência Monitor On-line Multiplicidade direita Multiplicidade Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Resultados: Resolução em tempo p Células solapadas t1 t2 t’1 t’2 Sigma=109 Sigma = 90 psps Events=4849 Events 4849 Events = 4849 2 Events/ Eveentos / 10 010ps ps 10 Time difção fference sig gma sqrt(2 2) (ps) Resoluç temp oral/ σ (p ps) 200 FL 21 cell 180 160 Diferença tempos ΔT = (t1+t2)/2 – (t’1+t’2)/2 Left column Central column Right column Left column Central column Right column 140 85.1 ps 120 100 1 10 0 10 -1000 -500 0 500 Ti Time diff difference ((ps)) Diferença tempos (ps) 1000 80 60 40 20 0 5 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES 10 15 20 Cell number Célula Alberto Blanco 25 30 Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso RPCs em HADES: sextante 187 células/sextante distribuídas em 3 colunas e 2 camadas 1122 células no total Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Resultados: Resolução em tempo p Células solapadas t1 t2 t’1 t’2 Sigma=109 Sigma = 90 psps Events=4849 Events 4849 Events = 4849 2 Events/ Eveentos / 10 010ps ps 10 Time difção fference sig gma sqrt(2 2) (ps) Resoluç temp oral/ σ (p ps) 200 FL 21 cell 180 160 Diferença tempos ΔT = (t1+t2)/2 – (t’1+t’2)/2 Left column Central column Right column Left column Central column Right column 140 85.1 ps 120 100 1 10 0 10 -1000 -500 0 500 Ti Time diff difference ((ps)) Diferença tempos (ps) 1000 80 60 40 20 0 5 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES 10 15 20 Cell number Célula Alberto Blanco 25 30 Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Resultados: Resolução espacial p Diferença de posições Retial solução eespacial σ (mm) gitud dinal spat resolu ution sigm ma (mm) (X on HA A ΔX = [(t1-t2)/2 – (t’1-t’2)/2] *Vp donde Vp é a velocidade de propagação 20 Left column C entral column R ight column 15 8.1 mm 10 5 0 0 5 10 15 20 C ell number Célula Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES 25 30 Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Resultados: Eficiência Posiçção vertical (mm m) Eficiência > 98 % nas células activas. Posição obtida usando o sistema de tracking Posição horizontal (mm) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso - Resultado esu do p preliminares e es do teste es e do pprimeiro e o se sextante a e co completo p e o construído co s u do com técnicas industriais, Outubro (2007). - Estado da produção Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção dos detectores: Tarefas - Produção P d ã dos d electrodos, l t d bli blindagens d e caixas i (L (Leiria, i i ESTG / USIMECA) - Acabamento, montagem e testes (LIP-Coimbra) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Eléctrodos vidro Preparação dos 2244 eléctrodos de vidro (124 tipos) Corte e arredondamento d arestas das t Comprimento arredondado >1,5 km Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Eléctrodos vidro Preparação dos 2244 eléctrodos de vidro (124 tipos) Corte e arredondamento d arestas das t Pronto para todos os Comprimento sextantes arredondado >1,5 km Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Eléctrodos alumínio ((Leiria ESTG / USIMECA)) Preparação dos 3366 eléctrodos de alumínio (124 tipos) Verificação de planicidade (> 45 m2) Cravamento do terminal de ligação i (6732 (6 32 terminais) i i) Arredondamento arestas (> 2.2 km) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Eléctrodos alumínio (Leiria ESTG / USIMECA) Preparação dos 3366 eléctrodos de alumínio (124 tipos) Verificação de planicidade (> 45 m2) Pronto para todos os sextantes Cravamento do terminal de ligação i (6732 (6 32 terminais) i i) Arredondamento arestas (> 2.2 km) Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Isolamento blindagem g Instalação de uma fita isoladora especial constituída por três camadas de 50 um kaptom 1122 tubos Em produção Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Montagem g células Montagem de 1122 células Não iniciada Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Teste qualidade q Depois da montagem, todas as células são submetidas a um teste de qualidade: I(V) Co orrente (n nAcm-2) Pronto Sistema de controlo da tensão e medida da corrente. Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES HV (V) Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Montagem g ep preparação p das caixas Distribuição alta tensão testada a 7kV em condições similares antes da i instalação l ã Acondicionamento das caixas Em produção Em produção Pronto Feedthrough sinal, 50 Ω Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Montagem g das células nas caixas Não iniciada Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Teste Tempo médio Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Teste Carga médio Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Teste Resolução tempo No corrigida N i id contribuição ib i ã detector de referencia Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Produção: Teste Probabilidade streamer Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco Jornadas LIP 2007 Janeiro 11-12, 2008. Luso Conclusões e futuro - Testado com sucesso o primeiro sextante completo - Integração mecânica, DAQ e software demonstrada - Resultados preliminares - Resolução tempo 85 ps - Eficiência > 98% - Produção em massa em andamento. Finalização mediados 2008 - Instalação ç segunda g metade 2008 Construção de um detector ToF baseado em RPCs para a experiência HADES Alberto Blanco