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Ausleseelektronik für die Large-Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern

DESY Hamburg. Universität Rostock. EUDET Projekt. Ausleseelektronik für die Large-Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern. von Oliver Schäfer. Vortrag zur DPG Frühjahrstagung (05. bis 09. März 2006, Heidelberg), Sitzung T509. Überblick. Large-Prototype-TPC

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Ausleseelektronik für die Large-Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern

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  1. DESY Hamburg Universität Rostock EUDET Projekt Ausleseelektronik für die Large-Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern von Oliver Schäfer Vortrag zur DPG Frühjahrstagung (05. bis 09. März 2006, Heidelberg), Sitzung T509

  2. Überblick • Large-Prototype-TPC • Ausleseelektronik mit Zeit/Digitalwandlern • Test-Equipment

  3. Setup der Large-Prototype-TPC Endplatte mit Padebene 1.2 Tesla-Magnet Feldkäfig Ausleseelektronik I Ausleseelektronik II LCIO Dateien

  4. Zeitprojektionskammer (TPC) • Padposition  x, y • Driftzeit  z-Koordinate • Ladung  Verbesserung x, y sowie zur Teilchenidentifikation

  5. Ausleseprinzipien für TPCs • Zwei Grundprinzipien für TPC-Ausleseelektronik: • Flash ADC: digitalisiert Kurvenform • Ladungs-Zeit-Wandlung: liefert Q und tStart • Ziel: Q und tStart • Analoge Ladungsmessung • Q-t-Wandlung bei TPCs zum ersten Mal bei DESY* * A. Kaukher: „A study of readout electronics based on TDC for the international linear collider TPC detector“, IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 (2006) p. 749

  6. Unser Aufbau I (Allgemeines) • Etwa 1000 Kanäle für LP-TPC • LP-TPC-Padgröße: 1 mm × 4…6 mm • Möglichst steckkompatibel mit FADCs der Universität Lund  Zweiteiliges System für Ladungsmessung und Digitalisierung

  7. Unser Aufbau II (ASDQs) • Verstärker, Shaper, Diskriminator und Q-t-Wandlung • Ladungsmessung liefert Rechteckpuls entsprechender Dauer • 8 Kanäle pro Chip • 12 mm × 12 mm • Nominell 0.3 fC … 120 fC mit ca. 10 % Genauigkeit

  8. Unser Aufbau III (HPTDCs) • High Performance Zeit/Digitalwandler • TDC ist prinzipiell „Stoppuhr“ • Vielzweck-TDC vom CERN • 32 Kanäle • 27 mm × 27 mm • Zeitmessung 105 µs mit 781 ps • Kommerzielle Module erhältlich Bild: CERN Electronics Group Foto: CAEN

  9. Unser Aufbau IV (Konzept) • „klassischer“ VME-Ansatz • Vorverstärkerplatinen • Signale über Kabel zum VME-TDC • Erfahrungen vorhanden, aber viele Kabel

  10. Unser Aufbau V (Platine) • Platinen direkt auf Endplatte gesteckt • Kurze Leitungen, aber Scherkräfte an Steckern • 32 Kanäle Breitenbeschränkung: 32 mm (bei 1 mm Padbreite) • Dicke 4…6 mm, Länge „frei“

  11. Weiterentwicklung • Zukünftiger Ansatz: • Vorverstärker- und TDC-Chips auf einer Leiterplatte • Spart kritische Kabel • Birgt mehr Risiken in der Entwicklung • Mischung analoger und digitaler Signale • Entwicklung geplant ab Ende 2007

  12. Test-Equipment • Nach Fertigstellung muss Elektronik getestet werden: • Pulsgenerator für rein elektronische Tests • Testkammer für praxisnahe Signale: • Funktionstests • Störsignalverhalten • Bedienung und „Handling“

  13. Die UNIMOCS*-Testkammer • Material: Aluminium • Abmessungen: • soll in 5 T- Magnet (28 cm ø) passen • Vorerst kein Feldkäfig: etwa 3 cm Driftstrecke für 10 cm GEMs • Modulares Design, um Änderungen zu vereinfachen • Design umfasst größeren Betriebsparameter-Raum (Druck, Spannung), um flexibel einsetzbar zu sein • Auswechselbare Pad-Ebenen für verschiedene Elektronik • Besonderes Augenmerk liegt auch auf Dichtung, um Gaseigenschaften kontrolliert untersuchen zu können *) UNIversal MOdular Chamber-System

  14. Einige Eindrücke …

  15. Gesamtansicht

  16. Innenansicht

  17. Detail Kathode

  18. Innenansicht

  19. Schild & GEMs

  20. Ausleseturm

  21. Zusammenfassung und Ausblick • Ziel: 800-1000 Kanäle Ende des Jahres • Höher integrierter Aufbau erfolgt danach • UNIMOCS-Testkammer wird derzeit gefertigt • Kabel werden auf Eignung getestet • Momentan liegen wir im Zeitplan

  22. Vielen Dank!

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