le système de monitorage de cms-ecal

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M.D. 11-mai- 2004 Journées CMS-France 2004 1 Le système de monitorage de CMS- Le système de monitorage de CMS- ECAL ECAL Programme : Motivations Solutions techniques retenues Installation sur les Super-Modules Performances Perspectives et conclusions

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Le système de monitorage de CMS-ECAL. Programme : Motivations Solutions techniques retenues Installation sur les Super-Modules Performances Perspectives et conclusions. Les motivations. La physique au LHC avec le calorimètre électromagnétique : - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Le système de monitorage de CMS-ECAL

M.D. 11-mai-2004

Journées CMS-France 2004 1

Le système de monitorage de CMS-ECALLe système de monitorage de CMS-ECAL

Programme : Motivations Solutions techniques retenues Installation sur les Super-Modules Performances Perspectives et conclusions

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Journées CMS-France 2004 2

Les motivationsLes motivations

La physique au LHC avec le calorimètre électromagnétique :

But : Être prêts au démarrage de LHC pour :Recherche du Higgs dans la région des basse masse (130-150

GeV/c2)2 ans à basse luminosité : OK

Moyens : Calorimètre performant pour la recherche H Résolution, herméticité et efficacitéBut :

(E)

E

3%

E0.5%

200MeV

E

Électronique

Uniformisation et stabilité du calorimètre

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Journées CMS-France 2004 3

CMS-ECALCMS-ECAL

1/2 D

D

1/2 D

Ref : 6B4610DAuteur :M.BOYER

CEA SACLAY DSM / DAPNIA / SEDCMS / ECAL / MonitoringDate :

trotruuuuuuu

zone niveau 2zone niveau 1

200

200

200

200

200

145

160

195

185126

Fibres niveau 1 et 2Zone de lumiére niveau 1 et 2

19/02/02

021PC02

1

1 1 1

1 1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

222

2 2 2

2

2

222

2 2 2

3

333

33

3

33

3 3

3

3

3 3

33

44

4 4

4 4

4 44 4

4 4

4 4

4 4

5

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

20 Niveau 1

12 PN

2 Boites R

4 Niveau 2

24 Cables signaux

4 Bus

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Journées CMS-France 2004 4

Stabilité du calorimètreStabilité du calorimètre

Pourquoi :

d(LY)/dT, 1/M(dM/dT) ~ -2%/K 1/M(dM/dV) ~ 3%/V

Comment : Système de suivi de la transparence des cristaux et temps réel

Injection de lumière laser dans chaque cristal et comparaison avec la réponse de diodes de référence

Analyse des données en temps réel = surveillance du détecteur

Evolution de la transparence des cristaux au LHC

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Journées CMS-France 2004 5

Les implications de SaclayLes implications de Saclay

Système de monitorage : Mesure de la transparence des cristaux en continu

Optique : Distribution de lumière (harnais, boites diffusantes et mécanique associée)

Électronique : Lecture des signaux des diodes PN (préampli, numérisation et mécanique associée)

Traitement en temps réel des donnéesFerme de monitorage

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Journées CMS-France 2004 6

Le système de monitorageLe système de monitorage

Architecture de la chaîne de lecture de ECAL :

SEDI/LID

SEDI/LSEO

Caltech

CERNLyonTurinZurich

US-CMS

75688 voies

528 voies

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Journées CMS-France 2004 7

Le système de monitorageLe système de monitorage

Partie optique :Étude : DAPNIA/SEDIRéalisation : ATI/SEDIValidation-Intégration-Montage : DAPNIA/SEDIQualité, archivage, DB : SEDI-SPP

Inst

alla

tion

su

r S

M0

CE

RN

-bat

27

Car

acté

risa

tion

des

har

nai

sS

acla

y-b

at 5

34

Test de vieillissementÉtuve : 1 semaine @ 55 oC

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M.D. 11-mai-2004

Journées CMS-France 2004 8

Intégration du système optique en face avant d’un Super Module

Installation du système de distribution de Installation du système de distribution de lumière sur les Super-Moduleslumière sur les Super-Modules

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Journées CMS-France 2004 9

Installation sur Super-ModuleInstallation sur Super-Module

Implication humaine : Cadence d’installation

1 super-module / 3 semaines2 semaines d’installation2 équipes 4/2 personnes en alternanceLa compétence et la motivation des équipes sont primordiales

Réalisation : 11 Super-Modules déjà équipés

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Journées CMS-France 2004 10

Le système de monitorageLe système de monitorage

La partie électronique : détection des signaux

Caractérisation des composantsSaclay bat 123

Câblage des circuitsOuestronic

Assemblage des blocs FEMOuestronic

Caractérisation des blocs FEMSaclay bat 534

Asic DMILLDAPNIA/SEDI

Bon pour le serviceSaclay CERN

Dév

erm

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10 j

ours

@ 5

5o CA

vec

con

trôl

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e st

abil

ité

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Journées CMS-France 2004 11

Le système de monitorageLe système de monitorage

La partie électronique : Lecture des signaux

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Journées CMS-France 2004 12

État d’avancement du projet « monitorage »État d’avancement du projet « monitorage »

Personnes impliquées SEDI/LID : 6 personnes / 3 EPT (Équivalent Plein Temps) SEDI/LSEO : 5 personnes / 4.4 EPT

Partie optique : Mécanique, boites diffusantes : OK

(Sociétés SDM / LOIRE /PHYSIMECA/ MICROPLAST)

Harnais niveau 2 : 98 / 98 / 92 / 0 (Société ATI/SEDI)

(commandés / reçus / validés / hors norme) Harnais niveau 1 : 334 / 333 / 320 / 13 Harnais bouchons : 85 / 48 / 33 / 0 Fibres mères : 100 / 0 / 0

Partie électronique : FEM (Asics DMILL, pcb, câblage, assemblage) : OK

Déverminage : 24 FEM/mois MEM : prototype en service au CERN, série (48) fin 2004

Reste plaque de froid, intégration (détails)

Page 13: Le système de monitorage de CMS-ECAL

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Journées CMS-France 2004 13

Système de monitorage : Plan de chargeSystème de monitorage : Plan de charge

PLANNING FABRICATION et INTEGRATION MONITORING M.ANFREVILLE / JM REYMOND"16/06/2003

"2003

Mois FEVRIER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AOUT SEPTEMBRE OCTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

Date 3 10 17 24 3 10 17 24 31 7 14 21 28 5 12 19 26 2 9 16 23 30 7 14 21 28 4 11 18 24 1 8 15 22 29 6 13 20 27 3 10 17 24 1 8 15 22

Semaines 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

FEM Réception Caract Valid Irrad Caract F

MEM E

BUS Développement, fab, tests R

Intég Méca+opto SM0 SM0 SM0 SM1 SM2 SM3 SM4 SM5 M

Intég Electronique SM0 SM0 SM1 SM1 E

Intégration End Caps

"2004

JANVIER FEVRIER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AOUT SEPTEMBRE OCTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

29 5 12 19 26 2 9 16 23 1 8 15 22 29 5 12 19 26 3 10 17 24 7 14 21 28 5 12 19 26 2 9 16 23 30 6 13 20 27 4 11 18 25 1 8 15 22 29 6 13 20 27

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Fabrication Validation MEM10

SM6 SM7 SM8 SM9 SM10 SM11 SM12 SM13 SM14 SM15 SM16 SM17 SM18 SM19 SM20 SM21 SM22

1er DEE

Calibration"2005

JANVIER FEVRIER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AOUT SEPTEMBRE OCTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

3 10 17 24 31 7 14 21 28 7 14 21 28 4 11 18 25 2 9 16 23 30 6 13 20 27 4 11 18 25 1 8 15 22 29 5 12 19 26 3 10 17 24 31 7 14 21 28 5 12 19 26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

SM23 SM24 SM25 SM26 SM27 SM28 SM29 SM30 SM31 SM32 SM33 SM34 SM35 SM36

Intégration du Monitoring 2ème DEE 4 Demi-bouchons ECAL du 01/11/04 au 01/08/06 3ème DEE

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Journées CMS-France 2004 14

Performances du système de monitoragePerformances du système de monitorage

Performances mesurées lors des activités de test en faisceau

Forte présence depuis 1996 Démonstration de la faisabilité du maintien de la stabilité du

calorimètreCompréhension du système de monitorageCorrection des dégâts dus aux irradiationsTransport des coefficients d’étalonnage

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Journées CMS-France 2004 15

Stabilité du système de monitorageStabilité du système de monitorage

= 1.4/1000

100 cristaux/3 semaines :APD/PN : = 1.5/1000

Évolution relative APD/PN en laser

Nécessite la Connaissance de :T, HV, largeur de l’impulsion laser pendant toute la période

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Correction des dégâts dus aux irradiationsCorrection des dégâts dus aux irradiations

/ = 4,2 %

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Journées CMS-France 2004 17

Transport des coefficients d’étalonnageTransport des coefficients d’étalonnage

Coefficients d’étalonnage résiduels après correction du système de monitorage

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Journées CMS-France 2004 18

Génération des données au LHCGénération des données au LHC

Utilisation des espaces vides dans la structure du faisceau :

Rythme : 100 Hz (limite du laser) Volume de données : 8 Go/20mn

Structure du faisceau du LHC

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Journées CMS-France 2004 19

L’acquisition et le traitement des L’acquisition et le traitement des données de monitoragedonnées de monitorage

Ferme de monitorage Voir CMS-IN/2002-12

contrôle de qualité calcul des facteurs de correction

Ferme demonitorage

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Journées CMS-France 2004 20

ConclusionsConclusions

Aspects techniques complètement sous contrôle Distribution de lumière Acquisition des données de monitorage Validation et caractérisation de tous les composants avant

montage

Gros investissements humains R&D et surtout installation sur les Super-Modules

Plus de 2 ans de travail en déplacement au CERN

Performances conformes aux attentes Possibilités de maintenir la stabilité du calorimètre sur

plusieurs semainesÉtalonnage à partir d´événements physiques possible.