Test Software Calibracin la cuenta atrs de ATLAS

Test, Software, Calibración. . . la cuenta atrás de ATLAS Belén Salvachúa Grupo Tile. Cal - ATLAS IFIC (CSIC - Universidad de Valencia) Beca CSIC – Bancaixa (1 er año) Beca FPU del Ministerio (actualmente) 24 Marzo 2004 IX JORNADAS AMBIENTALES Facultad de Ciencias (Universidad de Salamanca) 1

Introducción a ATLAS Detector interno de trazas: - Pixel: • 3 barriles centrales • 3 x 2 discos laterales - SCT: • 4 barriles centrales • 9 x 2 discos laterales - TRT: • 3 barriles centrales • 3 x 2 ruedas Calorímetros: - Electromagnético (LAr): • 1 barril • 1 x 2 barriles extendidos - Hadrónico: • 1 barril de tejas centelladoras • 1 x 2 barriles extendidos de tejas centelladoras • 1 x 2 tapones de argón líquido Cámaras de muones: - “Trigger”: Dimensiones: 44 m de ancho 22 m de alto 7000 t de peso • RPC • TGC - Medidas de precisión • MDT • CSC Belén Salvachúa 24/03/2004 2

Introducción a ATLAS Belén Salvachúa 24/03/2004 3

Introducción a Tile. Cal Teja centelladora Módulo de Tile. Cal Vista de las fibras Cada módulo está compuesto por capas y filas alternadas de hierro (para frenar las partículas) y plástico centellador (para medir la energía depositada por las partículas al atravesarlo) Simulación del Calorímetro Hadrónico de Tejas Tile. Cal está compuesto por 3 barriles, uno central y del doble de tamaño que los dos extendidos. La luz generada en los centelladores es recogida y guiada por medio de fibras ópticas a unos conversores de luz en señal eléctrica (fotomultiplicadores, PMT) Cada barril esta dividido azimutalmente en 64 módulos. Belén Salvachúa 24/03/2004 ~ 10. 000 fotomultiplicadores (1. 750 fueron testados en el IFIC- Valencia) 4

Instrumentación de los módulos Durante la instrumentación de los módulos se realizan diferentes controles de calidad: Ø Preparación del módulo Ø Inspección de las tejas Ø Verificación de la longitud de las fibras y su clasificación Ø Verificación del recorrido de las fibras con una fuente de luz Ø Comprobación del estado de las fibras Ø Inspección del final de las fibras Módulo de Tile. Cal Ø Control de calidad óptico y certificación Belén Salvachúa 24/03/2004 5

Test de las fibras Un sistema hidráulico es el responsable movimiento del LED a través de todas las tejas. del El LED se encuentra en el interior de un tubo metálico con una ventana de unos 3 mm. El LED azul simula la luz UV generada por el centellador que es absorbida por la fibras. Con este sistema se puede discernir entre: - Fallos en el tintado de las tejas - Fallos en las fibras - Fallos en el acoplamiento fibra - centellador Ventana ~ 3 mm Tejas centelladoras Maquina responsable del movimiento del LED Movimiento del LED azul Hierro Belén Salvachúa 24/03/2004 6

Test de los fotomultiplicadores de Tile. Cal 7 bancos de test idénticos repartidos en diferentes instituciones colaboradoras: - Arlington (Texas) - Clermont-Ferrand (Francia) - Dubna (Rusia) - Lisbon (Portugal) - Pisa (Italia) - Urbana-Champaign (USA) - Valencia (España) Esquema del banco test Foto multiplicador (PMT) Banco de test para los fotomultiplicadores El control y la adquisición de datos está contralo por un software basado en Labview, de National Instruments , desarrollado en Valencia en colaboración con Clermont. Ferrand Luz Fibra Líquida LED Diodo Filtro Dos modos de test: Ø Luz continua Panel de Control Ø Luz pulsada Se miden características del PMT tales como: Linealidad, Eficiencia cuántica, Ganancia, Corriente Oscura … Belén Salvachúa 24/03/2004 7

Sistema de Calibración de Tile. Cal Fuente radioactiva de Cesio - 137 Láser Inyección de Carga ¿Por qué calibrar? Para conocer la relación entre la energía depositada por las partículas y la señal eléctrica que se obtiene del calorímetro. Belén Salvachúa 24/03/2004 8

Sistema de Calibración de Tile. Cal fibras Teja centelladora PMT voltaje tiempo Belén Salvachúa 24/03/2004 El área de esta señal es proporcional a la luz emitida por la teja centelladora que es proporcional a la energía depositada por la partícula al atravesar el material centellador. 9

Calibración con Cs 137 El Cs 137 emite radiación gamma de: Fibras E = 0. 662 Me. V Tejas centelladoras Una cápsula de Cs 137, de 5 m. Ci de actividad, atraviesa todas las tejas, movida por un sistema hidráulico. Esta fuente excita el material centellador de la misma forma que lo hacen las partículas del LHC. Con la ventaja de que conocemos la energía depositada. Fuente de Cs 137 ¿Qué queremos estudiar? La calidad y uniformidad de la respuesta del calorímetro La intercalibración de las celdas de lectura La variación de la respuesta a lo largo del tiempo Belén Salvachúa 24/03/2004 10

Calibración con Láser Fibras de los centelladores Fibras para rellenar huecos (dummy) En una caja alejada del detector hay un LÁSER que manda luz a través de unas fibras líquidas que van a un conector que distribuye la luz a cada PMT. Instertar PMT El conector también monitoriza y varia la intensidad de la luz. Fibras de calibración ¿Qué queremos estudiar? Ganancias del fotomultiplicador Linealidad del fotomultiplicador Belén Salvachúa 24/03/2004 11

Calibración por inyección de carga GANANCIA X 1 PMT SHAPER ADC GANANCIA X 64 INYECCIÓN DE CARGA La señal del fotomultiplicador atraviesa un circuito que modifica la forma del pulso eléctrico ensanchándola, después esta señal es dividida en dos, la primera va directamente a un conversor de señal analógica a digital (ADC) y la segunda para por un circuito amplificador antes de ser muestreada. Para la calibración con carga se genera un pulso por la descarga de un condensador. Este pulso simula el pulso del PMT con la ventaja de que podemos calcular la relación entre carga inyectada y cuentas de ADC. Belén Salvachúa 24/03/2004 12

Test con haz de Tile. Cal muones electrones proton piones blanco Energias ~ 1 – 350 Ge. V H 8 SPS Belén Salvachúa 24/03/2004 13

Test con haz de Tile. Cal Panel con centelladores para detectar muones Típico hombre Tile. Cal 2 Barriles extendidos 1 Barril central Módulo 0 Línea del haz Mesa rotatoria Para cambiar el ángulo de incidencia del haz Belén Salvachúa 24/03/2004 14

“Commissioning” de Tile. Cal Muones atmosféricos El sistema más grande probado se constituía de 4 módulos. Un barril tiene 64 módulos. Ø Necesario un paso intermedio Ventajas de los muones: § No se depende de la disponibilidad del haz Simulación del calorímetro hadrónico de tejas Belén Salvachúa § Se puede continuar en el pozo (92 m bajo tierra) 24/03/2004 15

“Commissioning” de Tile. Cal Primera fase: Montaje en la superficie Segunda fase: Montaje en el pozo (92 m profundidad) Configuración final: Calorímetro hadrónico de tejas 16 + 16 módulos Belén Salvachúa 24/03/2004 16

Test de haz combinado Belén Salvachúa 24/03/2004 17

Test de haz combinado Motivaciones: Medidas: Ø Conocer como integrar muchos detectores Ø ENTENDER/COMPROBAR las simulaciones Ø Identificar problemas y posibles soluciones antes de la integración final Ø Probar la electrónica final del ATLAS Ø Resolución, linealidad y uniformidad vs el ángulo de incidencia y la energía del haz Ø Relación entre la señal depositada por electrones y hadrones Ø Medidas calorimétricas con los detectores de trazas y el TRT (para bajas energías) Ø Probar el software final de ATLAS (simulación, análisis, control …) Belén Salvachúa 24/03/2004 18

Test de haz combinado (top) Belén Salvachúa 24/03/2004 19

Software Online Lo que hace … Ø CONFIGURAR, CONTROLAR y MONITORIZAR el sistema de “trigger” y adquisición de datos Panel de inicio Ø Hace de MEDIO entre: - Detectores - 1 er nivel de “trigger” o selección - Flujo de datos - Sistema de control detector Lo que NO hace … Ø PROCESADO y TRANSPORTE de los datos de física Belén Salvachúa 24/03/2004 20

Software Online ¿Qué hay que configurar? Ø Base de datos para el hardware Ø Base de datos para el software ¿Qué nos proporciona este software? Ø Panel gráfico integrado para todos los detectores y subdetectores Ø Editores para configurar las bases de datos Ø Control de las comunicaciones Belén Salvachúa 24/03/2004 21

Hardware: Ro. D GANANCIA X 1 PMT ADC SHAPER Señal digitalizada GANANCIA X 64 Read Out Driver Ro. D Intermediario entre: Electrónica de “front-end” y sistema general de adquisición. Adquisición general Belén Salvachúa 24/03/2004 22

Hardware: Ro. D Ø Procesan ~ 10. 000 canales cada 10 s ØDeben trabajar en tiempo real ØCada Ro. D tiene 4 unidades de procesado Ø Procesadores digitales (DSP) más potentes del mercado: Texas Instruments TMS 320 C 6414@720 MHz Ø Última tecnología en FPGAs: ALTERA APEX 20 K (PU) ALTERA ACEX ØAlgoritmos de reconstrucción de la FPGA: dispositivo lógico programable (PLD) con cientos de señal digital se estudian e miles de celdas lógicas; en el cual se puede implementar la implementan en los DSP lógica digital a medida del diseñador. Belén Salvachúa 24/03/2004 23

Instalación en el pozo El pozo o caverna del área experimental debe acomodar al detector ATLAS y permitir un fácil acceso para su instalación y mantenimiento durante el periodo de funcionamiento del detector. La caverna está situada en el punto 1 del túnel LEP/LHC. El pozo tiene el lugar justo para instalar ATLAS, dejando 2 m de separación en cada lado y encima. Anchura ~ 26 m Altura ~ 24, 6 m Longitud ~ 47 m Belén Salvachúa 24/03/2004 24