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TOTEM – luglio 2005

TOTEM – luglio 2005. Optical Theorem. Total p-p Cross-Section. Current models predict for 14 TeV: 90 – 130 mb Aim of TOTEM: ~ 1% accuracy Luminosity independent method :. COMPETE Collaboration :. TOTEM Detectors. Inelastic Telescopes:. T1: 3.1 < |h| < 4.7 T2: 5.3 < |h| < 6.5.

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TOTEM – luglio 2005

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Presentation Transcript

  1. TOTEM – luglio 2005 CSN1 - 6 luglio 2005

  2. Optical Theorem Total p-p Cross-Section • Current models predict for 14 TeV: 90 – 130 mb • Aim of TOTEM: ~ 1% accuracy • Luminosity independent method: COMPETE Collaboration: CSN1 - 6 luglio 2005

  3. TOTEM Detectors Inelastic Telescopes: T1:3.1 < |h| < 4.7 T2: 5.3 < |h| < 6.5 CMS HF T1 10.5 m T2 ~14 m Roman Pots: RP1 (RP2) RP3 147 m (180 m) 220 m CSN1 - 6 luglio 2005

  4. CMS End Cap Telescopio T2 Telescopio T1 Camera a vuoto I telescopi inelastici di TOTEM in CMS CSN1 - 6 luglio 2005

  5. ~3 m Vacuum Chamber T2: GEMs Compass APV hybrids Castor Calorimeter (CMS) T1 and T2 Telescopes 2004 Test Beam in X5 T1: Cathode Strip Chambers 400 mm <IP5 CSN1 - 6 luglio 2005

  6. La collaborazione cresce… Collaboratori italiani: • Il gruppo di Siena/Pisa e’ entrato in TOTEM ( +9 fisici, 4.5 FTE). • Il gruppo di Genova aumenta (ora 8 fisici, 6.5 FTE). • Finanziamenti: • Il CERN ha messo a Disposizione il finanziamento a TOTEM di 2.0 MCHF a maggio 2005. • Il gruppo di Praga ha aumentato la partecipazione finanziaria a 200 kCHF + 300 kCHF in kind. • I Finlandesi stanno facendo il necessario per inserire TOTEM nei programmi ufficali • Nuovi collaboratori stranieri: • Ingresso di 2 gruppi USA (Penn. State e Case Western) fondi nel 2006 • In prospettiva (?): • Il gruppo di DESY e di Zeuthen decideranno presto la loro partecipazione a LHC, una parte potrebbe venire in TOTEM • Estonia: interesse manifestato da Lipman. • Prima discussione dello MOU a ottobre 2004. La prossima riunione fissata per il 15/7/2004. CSN1 - 6 luglio 2005

  7. CMS • TOTEM detector review con CMS il 3 maggio 2005 • TOTEM electronic review con CMS il 12 maggio 2005 General Comments (dal documento conlcusivo) CMS would like to thank TOTEM for preparing a detailed series of presentations which allowed us to understand the TOTEM readout electronics conceptual design, how it interacts with CMS electronics implementation and procurement, and the status of TOTEM implementation. The concept appears sound, and the team is to be congratulated on reaching this stage of development with what are clearly minimal resources. A few general points were evident in the review: • From the CMS point of view, the concept appears to be compatible with the CMS DAQ and electronics readout, and probably requires the least development effort required to achieve this goal. • The complexity of this system is comparable to any subsystem in CMS – most of which have considerably more effort available. • The manpower appears to be very mismatched to such an ambitious project. CSN1 - 6 luglio 2005

  8. Totem Italia : Bari, Genova, Pisa/Siena Responsabilita’ italiane: Resp.Naz.: A.Scribano • Bari • DAQ Generale e Trigger interface (parzialmente) • Genova • Costruzione rivelatori ed elettronica FE di T1 • Pisa/Siena • Costruzione elettronica FE T2 e trigger inelastico • Test ed installazione rivelatori a GEM (costruzione dei rivelatori resp. Helsinki, back-up da parte di Pisa se necessario) Queste responsabilta’ saranno discusse al prossimo CB di TOTEM CSN1 - 6 luglio 2005

  9. GENOVA • Costruzione Rivelatori di T1, • La costruzione viene fatta a PNPI (st.Petersburg) con i disegni sviluppati a Genova e sotto controllo di Genova • Costruzione del “truss” (supporto sull’End Cap di CMS) • Costruzione in Officina Meccanica di Sezione e prova nel magnete di CMS alla fine del 2005 • Costruzione delle “centine” (assemblaggio telescopio) • Disegno esecutivo, prototipo da Officina Meccanica • El. di Front End e Trigger, parte del DAQ del rivelatore • In fase di progettazione/disegno finale, costruzione nel 2006 • Simulazione parte inelastica • Assemblaggio al CERN • inizio estate 2006 – inizio 2007 • Test e commissioning su fascio al CERN • Inizio estate 2006 – estate 2007 (ready in CMS per meta’ giugno 2006) CSN1 - 6 luglio 2005

  10. Costruzione rivelatori a PNPI • Costruzione rivelatori a PNPI con disegni e materiali forniti da Genova. • In preparazione contratto con PNPI (St.Petersburg). • Fornitura di attrezzature per il QA della produzione. • Fornitura materiali alla fine del 2005, per 80 rivelatori costruiti per fine 2006. • Delivery rivelatori del primo semitelescopio maggio 2006 CSN1 - 6 luglio 2005

  11. IL TELESCOPIO T1 • -Struttura a traliccio fissata sull’anello piu’ esterno di CMS • -Fissata con quattro piastre per rendere minima la possibilita’ di movimento rispetto alla camera a vuoto • Aggancio alle rotaie con profilo per minimizzare lo spazio necessario al supporto THE RAIL FRAMEWORK THE ALUMINIUM ”BASKET” CSN1 - 6 luglio 2005

  12. PIATTAFORMA PER ASSEMBLAGGIO T1 Responsabilita’ CERN Progettazione secondo specifiche concordate con il nostro servizio di progettazione meccanica. CSN1 - 6 luglio 2005

  13. FRAME WITH LIFTING TOOL FRAME IN POSITION ON YOKE 3 TEST INTEGRAZIONE CMS (SEPT. 2005) E’ in costruzione un “truss” e un bilancino di supporto per sospendere il “truss” che sara’ necessario per l’installazione nel magnete di CMS. truss bilancino CSN1 - 6 luglio 2005

  14. Test prototipi T1 su fascio a Nov 04 Test di una catena di prototipi del rivelatore e della elettronica (ALICE like) CSN1 - 6 luglio 2005

  15. Readout scheme (11/04) [ALICE like] CONCERN [CMS like] CSN1 - 6 luglio 2005

  16. Elettronica di front-end T1 • Test sul fascio del prototipo di un sistema completo con la lettura analogica dei catodi con il sistema di ALICE ha messo in evidenza un problema di bandwidth. • Si sta studiando un sistema alternativo per aumentare il rate di lettura. CSN1 - 6 luglio 2005

  17. ALICE - FEC layout The FPGA builds a table of hit channels creation time 96 ms/event: 15 clk - command to decode/chn 16*8 - channels @ 20 MHz i.e.: 10 kHz limit vs. 600 Hz min. bias @ 10^28 6 KHz @ 10^29 backgrounds 1-2 KHz [ADC & ZS] [Preamp] CSN1 - 6 luglio 2005

  18. 2 alternative allo studio Readout analogico per I catodi: 1) modifica della FEC per costruire le tavole in parallelo. 2) readout come CMS con CFEB (piu’ veloce ma genera un grande volume di dati). Lettura digitale dei catodi: 1) I segnali del preamp. Analogico (BUCKEYE or PASA) vanno ad una serie di comparatori (LCOMP) per determinare la posizione del massimo in “mezza striscia” -> digital output con risoluzione ‘half strip’. La soluzione digitale e’ preferibile. Necessaria una simulazione dettagliata che e’ gia’ iniziata. CSN1 - 6 luglio 2005

  19. Setup a Genova Camere di test riportate a Genova. Quattro piani di CSC planes sono operative con gas e HV. Sara’ utilizzato per sviluppare l’elettronica finale del rivelatore e l’integrazione del sistema. CSN1 - 6 luglio 2005

  20. Fisica diffrattiva con CMS • Il contenuto della LOI in comune e’ stato concordato. • Draft LOI pronto per fine agosto, da permettere la discussione in LHCC a novembre. • Fabrizio Ferro coordina la simulazione inelastica di Totem e partecipa attivamente alla stesura del LOI. CSN1 - 6 luglio 2005

  21. Pisa/Siena: Interessi: • Responsabilita` del telescopio T2 a GEM. • Test di laboratorio e fascio. • Elettronica FE. Trigger Inelastico T1+T2 e relative schede. • Installazione. (Eventuale assemblaggio moduli presso ditta/istituto esterni) • Simulazione T2. • Giugno: • Presentazione a Pisa. Richiesto (ottenuto) Progettista Elettronico + Supporto Tecnico • Richiesta ammissione a Totem • Utile incontro a Pisa con W.Snoeys (Electronics Coordinator di TOTEM) per definire impegno su elettronica T2. CSN1 - 6 luglio 2005

  22. Pisa/Siena • Attività : • In sede: • Setup test di un modulo GEM-T2 letto con APV (Q4 2005) • Test con sorgente e cosmici • Test dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006) • Simulazione del T2 e studi di rate • Progettazione trigger system • Contributo alla progettazione e realizzazione scheda di FE GEM con VFAT e CC • Al CERN: • Test dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006) • Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab (Q1 2006) • Test beam di 20 moduli finali T2 (Estate 2006) • Assemblaggio e integrazione di T2 (Q3-4 2006 & Q1-2 2007) CSN1 - 6 luglio 2005

  23. Three GEM foils kept in position by thin spacers Readout board is a printed board with pads and strips Ions 5 µm 70 µm 50 µm 140 µm 55 µm 70 µm Electrons T2: Triple GEMGASELECTRON MULTIPLIER Elettrodi 50 mm kapton + 2x5 mm rame Struttura fra 2 piatti honeycomb Stesalit CSN1 - 6 luglio 2005

  24. Technology used in COMPASS pads 10 triple-GEM planes, to cope with high particle fluxes 5.3<||<6.8 • 65(j) x 24(h) =1560pads • Pads:Dh x Dj = 0.06 x 0.018p • ~2x2 mm2 __ ~7x7 mm2 Strips:256x2(width 80 mm, pitch 400 mm) Dj =p/2 Analog R/O circular strips Via APV25 Cooling strips 13 VFAT + 4 APV /module Scheda di FE • Asymmetric back-to-back mounting • Support – 2 rails per semi telescope • Water cooling; 200 watts total to dissipate Digital R/O pads VFAT for Trigger HV divider CSN1 - 6 luglio 2005 Gas in/out

  25. Power Front End & Comp (128) Tracking Data Memory 256 deep Tracking Data L1 Memory 128 deep Data out Trigger generation Trigger inClockResetPulseSyncI2C signals Control logic DACs for bias I2C SEU robust slow control registers VFAT Trigger out (8) ASIC specifico per TOTEM. Seconda sottomissione a settembre 2005 CSN1 - 6 luglio 2005

  26. Up to 8 trigger bits/VFAT Counting Room VFAT CC CC Up to 80 inputs VFAT Can cascade, 1 BC per layer Coincidence Chip (CC) • Programmable coincidence between sectors of different planes • Advantages of full-custom chip for experiment: • Radiation tolerant, severe on-detector reduction of trigger bits • Ex: RP: trigger bits reduced from ~ 1000 to < 20 per RP station • I2C controlled, fully CMS compatible • Minimal latency, carries out coincidence within one clock cycle CSN1 - 6 luglio 2005

  27. BARI • Daq Generale e Trigger interface • Infrastruttura generale DAQ + timing e interfaccia al sistema di trigger • Partecipazione a tutte le fasi del progetto: • Design • Sviluppi • Implementazione • Run • Interfaccia e integrazione dell'esperimento nella sua collocazione finale CSN1 - 6 luglio 2005

  28. Totem Bari • Attività : • In sede: • Studio del timing e della distribuzione dei segnali di trigger • Sviluppo di software • Al CERN: • Test dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006) • Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab (Q1 2006) • software di Controllo/timing/calibrazione (2006) • Test beams (2006– 2007) • Costruzione finale e integrazione DAQ (Q3-4 2006 & Q1-2 2007) CSN1 - 6 luglio 2005

  29. Where TOTEM enters the CMS system • Totem specific part is close to detectors (i.e. front-end systems) and generation of LV1 triggers • Many arrows are crossing the boundary; care has to be taken in the integration (compliancy to CMS standards) • LV1 Trigger • Trigger throttle and control • Data transport (DAQ) and record structure • Detector control (DCS) (E.Radicioni presentation @ the Totem-CMS meeting 3/05/05) CSN1 - 6 luglio 2005

  30. DCC DCC DCC DCC DCC DCC DCC S-Link S-Link S-Link S-Link S-Link S-Link S-Link 2 2 2 2 2 2 ? FRL FRL FRL FRL FRL FRL FRL GEM CSC CSC GEM RPS1 RPS2 RPS3 RPS4 GEM CSC CSC GEM 18 18 18 18 18 18 APV APV CMS DAQ System CSN1 - 6 luglio 2005

  31. VFAT Emulator DCC to FRL TOTEM Readout/Test System nel CMS 904 lab. cPCI Crate VME64x Crate FRL TTC or FED Kit CSN1 - 6 luglio 2005

  32. ECAL DCC • Partially Equipped Board: • - 1 NGK Receiver for 9 channels; • - 2 Xilinx Receiver Blocks and • Deserializers; • S-Link64 on Rear Adapter; • 16MB of Spy Memory; • Reprogramming: • - Receiver Blocks; • - Event Merger; • - Event Builder; • ========================== • TOTEM need: • ~20 DCC; • ~20 Adapters and 20 S-Link64; • ========================== • + Available Design • + Board Used in ECAL; • - Not Tested when partially equipped; • - FPGA design changes; • - VME Rear Modules; • - Costs; • ECAL DCC • Adapter + S-Link64 board To FRL CMS ECAL Data Concentrator Card CSN1 - 6 luglio 2005

  33. Attivita’ TOTEM da finanziare nel 2005 • Inizio costruzione T1 • Acquisto di ¼ dei materiali per i rivelatori • Disegno elettronica FE catodi. • Prototipi per elettronica Anodi • Prova installazione del supporto telescopio nel magnete di CMS • T2 • Studio e disegno FE board per T2 • Studio e disegno trigger inelastico • Costruzione e prova di un rivelatore a GEM • DAQ • Prototipo scheda DCC e VFAT emulator • Inizio tests con CMS (lab 904) CSN1 - 6 luglio 2005

  34. Bari - ricercatori M. G. Catanesi Responsabile locale CSN1 - 6 luglio 2005

  35. GENOVA - ricercatori per il 2006 M. Lo Vetere Responsabile locale + Dottorandi CSN1 - 6 luglio 2005

  36. GENOVA - tecnologi e tecnici per il 2006 CSN1 - 6 luglio 2005

  37. PISA/SIENA A.Scribano Rappresentante Nazionale S.Lami Responsabile locale + Assegnisti e Dottorandi CSN1 - 6 luglio 2005

  38. Richieste nel 2005 • I referees daranno il dettaglio delle richieste CSN1 - 6 luglio 2005

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