CALICE- AHCAL - Entwicklung in Mainz

1. CALICE: Calorimeter for a Linear Collider Experiment Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik Bruno Bauß, Volker Büscher, Reinhold Degele, Lucia Masetti, Ulrich Schäfer, RouvenSpreckels, Stefan Tapprogge, Rainer Wanke, André Welker International Linear Collider (ILC) International Linear Detector (ILD) 6990 Der International Linear Collider ist ein geplanter -Kollider, der Schwerpunktsenergien von bis zu 500 GeV erreichen wird, er wird bis zu 1 TeV ausbaubar sein. Yoke Dimensionen: Höhe:14 m Länge: 20 m Auslesekanäle: 109 Yoke HCAL 4190 Coil + Cryostat 3330 HCAL 2020 ECAL HCAL 1808 ECAL TPC Bildquelle: ilcild.org 329 Bildquelle: www.linearcollider.org ILD 2348 6422 0 2622 3922 4072 ¼-Ausschnitt des Detektors Angaben in [mm] ILD 3D Schema Komponenten: Beam Kavität Beam Daten: Ziele: Suche nach neuer Physik, sowie Vermessung bekannter Teilchen mit derzeit unerreichbarer Genauigkeit: Higgs-Boson, Supersymmetrie, Dunkle Materie, Extra Dimensionen, Top-Quarkereignisse Hochauflösendes Hadronkalorimeter zur Präzisionsmessung von Jets: Teilchenflussalgorithmus („Particle-Flow“) erfordert extrem hohe Granularität  Kanäle Forschung & Entwicklung zu Kalorimetern für ILC: Die CALICE Kollaboration mit mehr als 337 Physiker/Ingenieure aus 53 Instituten und 17 Ländern arbeiten auf 4 Kontinenten (Afrika, Amerika, Asien und Europa) an verschiedenen Designs der elektromagnetischen und hadronischen Kalorimeter für die Detektoren des ILC. CALICE-AHCAL-Entwicklung in Mainz • CALICE-Readout-System • Herausforderung: • Verarbeitung einer hohen Datenmenge • von Auslesekanälen über HDMI und optische Links • im gesamten Detektorsystem muss ein synchroner Takt vorliegen • Aktuelle Auslesekette: • Testaufbaudes AHCAL • Readout-Systems • Aufgaben: • Hardwaredesign mit neuesten Kintex 7 • FPGAs • Verbesserung der Datenverarbeitung • durch eine sehr gute Softwarestruktur • Konfiguration und Kalibration der gesamten Testbench • ErsteHadronenschauer Analoges hadronisches Kalorimeter (AHCAL) AHCAL -Segment: SiPM: Multipixel-Photodiode Auslese mit SiPM 216 Ziegel pro Ebene LDA aktuell Wing-LDA für den HCAL Kanal 40kΩ 100MΩ 0.1pF 2.4pF 0.2pF 1.2pF 0.4pF 0.6pF 0.8pF in 12kΩ 4kΩ 24pF 10pF 10kΩ 50Ω 12pF 8pF 4pF 2pF 1pF 6pF 3pF Bildquelle: twiki.cern.ch Variable Gain Charge Preamplifier Variable Shaper CR-RC² HDMI Fiber/RJ45 Versorgungselektronik Datennahme und Digitalisierung HCAL Base Unit (HBU) 144ch mit 4 SPIROC2-ASICS HDMI Elektronik: Signalverarbeitung USB DAQ Interface Board DIF, CALIB, POWER Kabelkanal des HCAL Absorber Struktur Kabelkanal des ECAL • Funktionsweise • DIF = Detektorinterface •  sendet Detektordaten an • LDA = Link Data Aggregator • Das Mainzer LDA sammelt Daten mehrerer Detektoreinheiten • optisch oder elektrischer • Ethernet-Link zum • ODR = Off-Detector Receiver •  Daten werden auf einem PC gespeichert • CCC = ClockandControl Card •  Das Mainzer CCC sorgt für den synchronen Takt im gesamten Detektor • Hadronschauer: detektiert durch • 144 SiPM in einer HCAL Base Unit (HBU) weitergeleitet anDIF • Leistungsaufnahme: nur P= 40 Kühlstruktur zwischen Lagen entfällt • genauere Detektionsrate • Beiträge der Mainzer CALICE-Gruppe: • Entwicklung des neuen CCC mit erhöhter Ausfallsicherheit • Entwicklung des neuen Wing-LDAs • hardware- und softwareseitig, für weniger Leitungsmaterial im Detektorbereich • Weiterentwicklung mit SiPM für reduzierte Leistungsaufnahme bzw. erhöhter Granularität Projekte in Mainz 3 x 3 cm² Szintillatorkachel mit SiPM Rekonstruktion zweier hadronischer Schauer im Testbeam am DESY (Hamburg) im HCAL-Prototyp SiPM http://www.etap.physik.uni-mainz.de/calice https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CALICE