GERmanium Detector Array search of 0 nbb decay

GER(manium) D(etector) A(rray): search of 0 nbb decay of 76 Ge at LNGS -

Location of GERDA Hall A of LNGS

Distintive features of the experiment • Large amount of 76 Ge • 8 crystals available 18 kg 85% enrichment (200 moles) ( phase I) • 37. 5 kg of enriched Ge available (phase II) • Diodes immersed directly in the cooling medium (LAr) • Segmented diodes in phase II

Distintive features of the experiment • Shielding • LAr acts also as passive shield (in future, if instrumented with PMT’s, as active shield) • Copper shield • Water active shield against environmental radioactivity and muon induced background • Very low background expected (<10 -3 c/ke. V/kg/y)

Status of the experiment • Water tank: ordered, completely designed, construction start in summer 2007. Funded by INFN-CSII to Gerda LNGS group. • Cryostat: ordered, completely designed; delivered in autumn 2007. Funded by MPK-Hd • Superstructure: design is ready; tender will be awarded in 1 month. Funded by Giunta INFN to LNGS. • Safety review HAZOP&FMECA + Seismic analysis of the integrated system: completed (payed by MPK-Hd and MPPMU). • Lock and crystal insertion system ( advanced phase of design). (MPP-MU)

Status of the experiment • Igex and H-M detectors (Phase I): preparation in progress. All crystals removed from original detector (done by collaboration) they are actually at IRRM (Geel-Belgium) waiting to be recontacted at Canberra. MPK-Hd • Front End Electronics: • cool front end ready in a semi-integrated version • full integrated version advanced phase of R&D is waiting to be tested with crystal. • DAQ for Phase I Ready. Start of data taking: end 2008 (possibile slittamento) • New detectors for Phase II: still looking for company/institution for purification, crystal pulling.

Criostato • Marzo 2006. Criostato Cu SS in seguito a – Nuova stima costi cryostato Cu EB welded prezzo triplicato – Prescrizioni LNGS implementare “contenimento secondario” (ingegnerizzazione molto complessa + costo aggiuntivo) • Progetto di massima + gara (europea) nei mesi successivi. • MPK acquista SS e Cu per lining • Gara assegnata alla ditta SIMIC (CN) nel settembre 2006 per costruzione criostato e installazione Cu lining, ma vessel heads costruiti da Antonius (Olanda). • Dal giugno 2006 riparte HAZOP e FMECA (NIER Ing. –BO) e Analisi sismica (ETACONSULT – AQ) del sistema integrato (WT+C) conclusasi a febbraio 2007. • Queste analisi sono state condotte in stretto contatto con LNGS Technical Coordinator e SPP), ma interamente finanziate dall collaborazione.

WT: Serbatoio acqua Tipologia Gara: Appalto Integrato a mezzo di licitazione privata. Delibera INFN GE n. 7372 del 09. 06 Importo dei lavori: Euro 300. 390, 00 Importo complessivo : Euro 330. 987, 00 compresi oneri di sicurezza (Euro 22. 610, 00) e progettazione esecutiva ( Euro 7. 987, 27). Contratto numero 1317 del Registro dei Contratti INFN firmato il 14/09/2006. Oggetto del Contratto: Realizzazione di un serbatoio di acqua demineralizzata per l’esperimento GERDA. Impresa aggiudicataria: Dell’Acqua Costruzioni Generali srl. Importo delle opere aggiudicato con un ribasso di 13, 13%: € 260. 948, 79, oltre oneri per la sicurezza pari ad € 22. 610, 00 ed oneri per la progettazione esecutiva pari ad € 7. 987, 27; per un totale complessivo di € 291. 546, 06.

Allegato B: Quadro Economico presentato in Aprile 2005. QUADRO ECONOMICO GERDA A) Lavori a corpo Importo complessivo lavori a corpo (compresi i costi della sicurezza 3%) Euro 360. 000, 00 10. 800, 00 B) Somme a disposizione dell’Amministrazione Spese tecniche relative alla progettazione esecutiva Euro 9. 076, 47 Coordinamento sicurezza fase di esecuzione (ex D. lgs 494/96) Euro 12. 332, 16 Direzione Lavori Euro 14. 601, 71 4) Spese per pubblicità Euro 1. 000, 00 5) Spese per prove di funzionalità, collaudo tecnico-amministrativo, etc. Euro 3. 000, 00 5) Incentivi (art. 18 -L. 109/94) Euro 7. 200, 00 6) Imprevisti (5%) Euro 18. 000, 00 7) I. V. A. ( 20% di A + B 1 + B 2 + B 3 + B 5 + B 6) Euro 83. 402, 06 Importo totale somme a disp. Amministr. Euro 148. 612, 40 Importo totale finanziamento Euro 508. 612, 40 Questo quadro economico fu fatto sulla base di una stima di costo (393. 000, 00 Euro) abbastanza dettagliata fatta dalla ditta che costrui’ Borexino ma che non fu ammessa alla gara per questioni procedurali. Le ristrettezze economiche del momento ci indussero a “limare” …. .

WT Premesso che: • La commisione ha terminato i lavori con aggiudicazione provvisoria in data 20/03/2006; • Il contratto prevede un tempo di esecuzione delle opere pari a 255 giorni, di cui 45 per la redazione della progettazione esecutiva (appalto integrato) e 210 giorni per l’esecuzione dei lavori; • In data 16/10/2006 il R. U. P. con ordine di servizio dava avvio alla redazione del progetto esecutivo; • Sin dal 20/09/2006 si erano avuti incontri (13/11/2006, 22/12/2006, 7/02/2007) e scambi di informazioni con l’impresa finalizzati alla definizione esecutiva delle opere. Da questi incontri emergeva una problematica relativa alla realizzazione delle opere da imputare essenzialmente alle seguenti voci 1. incremento del costo dell’acciaio (ad oggi 2. 5 volte rispetto al prezzo posto a base di gara per l'acquisto di materia prima) 2. ritardo sul tempo di consegna del criostato, ad oggi prevista per il settembreottobre 2007, 3. la necessita’ dell’esperimento GERDA di posizionare il criostato subito dopo la posa del fondo del serbatoio, conseguente sospensione delle fasi di montaggio dello stesso per almeno 3 mesi. 4. maggior numero di accessori (flange) da fornire e montare sul corpo del serbatoio; 5. maggior difficolta’ ed oneri a carico dell’Impresa durante le fasi di costruzione del mantello e chiusura del tetto, per la presenza del criostato.

Nuovo quadro economico WT serbatoio consumi messa in opera/logistica prove TOTALE 125. 000, 00 (~ 25. 000 kg AISI 304) 165. 000, 00 15. 000, 00 305. 000, 00 accessori a base di gara 19. 000, 00 accessori aggiuntivi 40. 000, 00 maggior oneri per il montaggio 20. 000, 00 ritardo inizio lavori e prolungamento tempi sospensione 10. 000, 00 Totale 400. 000, 00

RIEPILOGO Importo contrattuale per i lavori (compresi oneri di sicurezza) Somma necessaria per i lavori (compresi oneri di sicurezza) Differenza da reperire € 283. 558, 80 Totale € 139. 729, 44 € 400. 000, 00 € 116. 441, 20 + IVA Somme da rendere disponibili (IVA compresa) Entro Quinto d’obbligo € 45. 036, 52 (finanziamento che si chiede a CS II) per nuovi accessori Tubinga o MPI € 23. 549, 31 (fototubi e perni)

RIEPILOGO Somme a disposizione dell'Amministrazione a) € 34. 000, 00 per caro acciaio (residuo di cassa appalto principale di cui per imprevisti € 16. 150 disponibili c/o Amministrazione LNGS); b) € 37. 143, 61 Recupero ribasso d’asta ( maggiori oneri di montaggio e di sicurezza) (? ? E’ possibile? ? ? ) Totale € 139. 729, 44 Pertanto la richiesta alla CSII, nelle more della validita’ della procedura amministrativa, la richiesta integrativa alla CS II e’ • recuperando il ribasso di gara 50 k. Euro. • senza recupero ribasso di gara finanziamento 82 k. Euro Questi fondi saranno necessari nel 2008 (vista la programmazione lavori), ma la copertura economica va’ garantita ora per la stipula del nuovo contratto

Conclusioni “affaire WT” Da quando il problema e’ emerso e dopo essersi convinti della validita’ del progetto esecutivo, della congruita’ del nuovo quadro economico, anche alla luce dei nuovi eventi (modificate condizioni del montaggio, rincaro acciaio, aumentato numero accessori) vi sono state una relazione mia, due relazioni del RUP inviate ai referees, Presidente CSII, prof. B. D’Ettorre, dott. sa. Federici, ing. Bonanno. Tutta la documentazione e’ disponibile. La questione procedurale (quinto d’obbligo, rincaro acciaio, variazione d’ordine) sono al vaglio dell’Uff. Affari Contrattuali ed al Servizio Ingegneria. La questione della copertura finanziaria viene oggi portata in CSII. Per poter procedere con i lavori (fermi) entrambi gli aspetti devono essere accettati dagli organi competenti.

Riprocessamento e Test cristalli Fase I Laboratorio Germani e Test Bench Lock Dewar Sistema DAQ Padova (Mars 2) messo in funzione @LNGS in Agosto 2006 • FADC- 100 MHz, 14 bit (2 moduli 8 canali) • Logica trigger (in prestito da Agata) • PC DAQ

Summary of readout test of DSG prototype with IPA 4 cold preamp C. Cattadori, M. Bernabe-Heider, O. Chkvorets, K. Gusev, M. Schircenko

Trend of meas LC and R of DSG crystal vs time @ 4000 V December 2006

Best R obtained 1 file = 4 hours 3. 5 ke. V on pulser 4. 1 ke. V on Co line

Nuovo test bench per test elettronica E il cristallo? ……Non c’e’, quello mostrato da febbraio e’ riservato a test di stabilita’ su lunga scala temporale. Abbiamo infatti osservato aumento della LC in funzione della ionizzazione del LAr circostante il cristallo.

Cosa dobbiamo testare ? Chip PZ-0 (v 1 & v 2) for GERDA 3. 3 mm Case 20 LCC - closed combo lid 9 mm Case 20 LCC - open Version v 1: Ccomp= 1 p. F ( Trise= 17 ns ) Version v 2: Ccomp= 0. 6 p. F ( Trise= 13 ns ) Lid can be soldered with Au-Sn alloy or other solder paste

Preparation of Printed Circuit Board Bungard CCD/2 milling machine 0. 8 mm PTFE laminate 6 PCB’s for PZ-0 (v 1) 6 PCB’s for PZ-0 (v 2) 1 cm

PCB + chip PZ-0 (v 1) Copper bridges allow thermal displacement M 3 holes for mounting m VD 11 8 m m m 23 mm test det out VEE VCC 47 mm PCB as shown with chip and bias components installed Mass of PCB + components (no chip) is 2. 55 g Mass of chip (including case) is 0. 35 g Total mass = 2. 90 g Detail of the board. The 20 LCC case is not yet closed Performance: as already shown (F. Zocca ‘Status of CMOS FE Electronics, GERDA meeting, Heidelberg Feb 2006)

Status of PZ-0 (v 1) • • 2 chips wire bonded (each with both v 1 and v 2 versions) 6 PCB’s for PZ (v 1) and 6 PCB’s for PZ (v 2) milled 1 PCB for PZ-0 (v 1) fully mounted and tested @ room T 1 PCB for PZ-0 (v 2) fully mounted Sealing of lid succesfully tested in LN Chip availability: 16 Time needed to fully mount & test 10 boards: two months (but test with detector is needed before “production”)

Conclusione Chiediamo pertanto alla CSII di poter utilizzare i fondi assegnati al gruppo GERDA-LNGS sul 2007 per la realizzazione dell’impianto di purificazione dell’acqua (50 k. Euro) per • acquisto cristallo (47 k. Euro offerta in mano ai referees) • Acquisto componenti per purificazione LAr e/o LAr monitor di purezza (trasferimento di tecnica dal gruppo ICARUSLNGS I fondi per l’impianto ricircolo dell’acqua dovranno poi essere reintegrati nel 2008.