Esperimenti di Gr 5 2010 – 2011 PD - TN FAIR 2010 NEUTRA 2010 HEPMARK 2011 prol

1. Esperimenti di Gr 5 2010 – 2011 PD - TN FAIR 2010 NEUTRA 2010 HEPMARK 2011 prol REDI - GO 2011 MICRO – Si 2011prol WIDEST1 2011 STARTRAK2 2011 XDXL 2011 LEPIX 2012 SOIPD 2011 TRIDEAS 2011 VIPIX 2011

2. HEPMARK Michele Michelotto Valutazione della potenza dei nodi di calcolo nella HEP INFN PD - FE

3. Finanziata da CSN5 nel 2009-2010 • Padova, Ferrara, Bologna • Richiesta estensione nel 2011 • Studio delle prestazioni dei Worker Node HEP (Nodi di Calcolo nelle farm degli esperimenti HEP) • Benchmark di riferimento HEP-SPEC06 in sostituzione di SPEC INT 2000 • Confronto con le prestazioni di applicativi HEP • Report per i referee del calcolo LHC e di CCR per l’ottimizzazione del costo/prestazioni e i costi energetici • Collaborazione internazionale con il gruppo HEPIX e con WLCG

4. Presentazioni • CHEP 2009 Prague: M. Michelotto per gruppo HEPIX • HEPIX Fall 2009 – Berkeley • HEPIX Sprint 2010 – Lisbon • Workshop CCR - Acireale

5. Worker node 2009: due processori, ciascuno da 4 a 6 core (da 6 a 8 cpu logiche) Nel 2010 da 12 a 24 cpu logiche) Nel 2011 da 16 a 32 Troppi cores per un unico WN? Consumi Energetici? Nei 3 anni di vita di un WN costano più di Energia Elettrica che di CAPEX HEP-SPEC06 continua ad essere valido? Effetti delle architetture NUMA sulle prestazioni Problemi aperti

6. Richieste 2011 • Padova: Michele Michelotto (1° Tecn.) 0.70, Roberto Ferrari (CTER) 0.40, Alberto Crescente (CTER) 0.40, Matteo Menguzzato (TU) 0.40 • Ferrara: Alberto Gianoli (1° Tecn.): 0.10 TOT FTE 2.0 interno estero consumo inventario TOTALI PD 1.00 2.00 19.00 22.00 Nessuna richiesta per i servizi

7. REDI-GO Marco Bellato REadoutaDIeciGigabit al secondO PD – LNL – (Bologna) CERN

8. Obiettivo • Readout a 10Gb/s su reti TCP/IP commutate direttamente da elettronica di front-end • 3 fasi (in tre anni) • Valutazione della tecnologia 10GE • Sviluppo di core TCP/IP su dispositivi logici programmabili / valutazione di ASIC commerciali • Setup di un canale di esperimento

9. Stato REDI-GO 2010 • Le fasi 1 e 2 in parallelo • LNL: valutazione tecnologia 10GE e ASIC commerciali • PD: sviluppo stack TCP per dispositivi logici programmabili • BO: costruzione adapter di test (I anno standby) (Bo azzera partecipazione a REDI-GO e continua l’attivita’ in SuperB)

10. Valutazione 10GE Configurazionedi test CMS FARM – Tier 2 – Rack 26 @ LNL • transfer speed ≈ 1,2 GByte/s ≈ 9,6 Gbit/s; • use 94 of designed bandwidth; • latency ≈ 10 μs; • percentage CPU usage < 1 . • 2 PCs with cards NetEffect E10G81GP • 1 switch at 10 Gbit/s • 2 copper cables full duplex • 1 switch at 100 Mbit/s luglio 2010 10

11. eth0 192.168.18.35 Switch a 100 Mbit/s eth0 192.168.18.36 Switch 192.168.18.220 redigo-sw-01 Switch a 10 Gbit/s (Summit x650) Redigo-01 Redigo-02 eth2 10.10.10.1 eth2 10.10.10.2 Valutazione 10GE Architettura hardware Switch CMSFARMW011 At Tier 2 Room – Rack 26 Cards: Intel NetEffect NE020 E10G81GP Driver: cxgb3 (OFED 1.5.2) luglio 2010 11

12. Valutazione 10GE Test dibanda Speed ≈ 1,2 Gbytes/s ≈ 9,6 Gbits/s luglio 2010 12

13. Valutazione 10GE Test di latenza Round Trip Time ≈ 23 μs  Latency ≈ 10 μs Switch designed latency is 2 μs. luglio 2010 13

14. Stack TCP per FPGA • Sviluppato sistema di test (SystemC) di uno stack TCP/IP per simulatore logico (Synopsys VCS / Cadence Ncsim) • Codifica del layer di allocazione/deallocazione dinamica dei buffer IP • Codifica dell’interfaccia MAC per reti 1Gb/s e 10Gb/s • Codifica dei layer ARP e IP

15. Richieste finanziarie 2011 Personale I. D'antone (0.10), M. Gulmini (0.30), G. Maron (0.30), A. Triossi (0.50), M. Bellato (0.40), F. Montecassiano (0.20) Totale FTE: 1.8   I. Lax (0.30), N. Toniolo, G. Rampazzo (0.30), R. Isocrate (0.30) Totale FTE: 0.9 interno estero consumo inventario TOTALI PD 5.00 1.50 5.00 2.50 14.00 LNL 1.00 2.00 4.00 12.00 19.00

16. Flavio Dal CorsoSviluppo di un microdosimetro al Si portatile e miniaturizzazione elettronica di acq e read-out Micro-si INFN MI e PD

17. Responsabile Nazionale: Stefano Giulini Castiglioni Agosteo, • Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, Politecnico di Milano e INFN, Sezione di Milano. • Partecipanti • INFN-MI • Stefano Giulini Castiglioni Agosteo (PO, 50), Armando Foglio Para (PA, 30), • Marco Caresana, (RU,3 0), Andrea Pola (RU, 50) • Alberto Fazzi (PA, 50), Vincenzo Varoli (PA,50); • INFN-PD • Flavio Dal Corso (Tecn. INFN, 40)responsabile locale • Franco Gonella (Tecn. INFN, 20) • Matteo Pegoraro (Dir.Tecn., 20) • Pierluigi Zotto (PA, 30) • (nota: abbiamo perso Ivano Lippi, che è in aspettativa per motivi familiari) • Personale tecnico della sezione utilizzato: Enrico Borsato e Luciano Modenese Siamo in ritardo con il programma per vari motivi di seguito riportati chiedamo l’estensione del progetto per un anno

18. n+ (As) p+ (B) deep imp ~2 μm ΔE stage E stage 500 μm n+ (P) Scopo dell’esperimento MICRO-SI Lo scopo dell’esperimento è la realizzazione di un microdosimetro al silicio portatile, che permetta di effettuare la caratterizzazione di campi di radiazione nelle missioni spaziali, nella radioterapia e nella ricerca. Rivelatore • Thin diode • ST Microelectronics technology • Charge collection • Sensitive volume Il microdosimetro è stato sviluppato dopo vari studi: SID (con cui il gruppo di Padova ha collaborato nel 2001-2002), SISP (con una breve collaborazione nel 2003) e FAR14 (in ambito MIUR e in collaborazione con ST).

19. The 1 mm2 detector ΔE stage IΔE = 40 pA IE = 60 pA CE = 2 pF CΔE = 170 pF Front view E stage

20. Impegni di Padova • Risposta dei rivelatori micrometrici ad adroni carichi e campi neutronici • Produzione di una camera di irraggiamento sotto vuoto (2008) ed elettronica lettura corrente (riutilizzata dal Radiation Monitor di ZEUS - Padova). Misure al Van De Graaff CN del LNL. • Microdosimetro al silicio portatile • Studio di fattibilità di amplificatore integrato (2008) . ASIC CMOS analogica e logica coincidenza. Prototipazione di circuiti a discreti per amplificatori e acquisizione in coincidenza. • Progetto ASIC e run di prova (2009). Produzione ASIC e test (2010). Ingegnerizzazione.

21. C4 Rivelatore Crociera di allineamento C3 C2 C1 Crociera di allineamento Risposta dei rivelatori micrometrici ad adroni carichi e campi neutronici La camera di irraggiamento sotto vuoto è stata costruita nel 2008. A causa, prima della ristrutturazione del CN di Legnaro, poi di problemi al nostro DAQ, è stato possibile testarla al CN solo in due turni; il 24-25 febbraio 2010 e il 21-24 maggio 2010 (e un paio di giornate in parassitaggio nel 2009). • ridotta l’accettanza angolare del blocco collimatorie l’intensità del fascio che incide sul rivelatore. • ottenuto con un doppietto di collimatori (C3 in fig.) da 0,5 mm, distanti 40 mm. C2 e C1 (Ø 2,5 e 5 mm.) • - sistema di allineamento con il fascio entro 3 mrad.

22. 1.1 Misure alla camera di irraggiamento 1.1.1 Calibrazione delle correnti sui collimatori vs intensità e focalizzazione del fascio. Le modifiche apportate alla camera hanno enormemente migliorato la capacità di desumere la corrente sul bersaglio dalle misure delle corrente sui collimatori, malgrado le notevoli instabilità del fascio al Van De Graaff CN del LNL. L’eccellente linearità della relazione tra correnti sui collimatori e corrente sul target permette di estrapolare la misura ben sotto la sensibilità dei picoamperometri (risoluzione 1 pA)

23. 1.1 Misure alla camera di irraggiamento 1.1.2 Misure sul rivelatore sotto irraggiamento. • La riduzione dell’intensità di fascio operata dal doppio collimatore C3 permette la misura sul rivelatore anche posizionato sul fuoco del fascio. Il controllo sulla dose è molto più accurato. • È anche possibile (seppure alle minime intensità di fascio) effettuare delle misure di rateo, con frequenze sostenibili dal DAQ (fig. a lato). • Le caratteristiche I(V) delle due giunzioni che formano il rivelatore vengono periodicamente misurate durante l’irraggiamento, e le correnti indotte dall’irraggiamento continuamente monitorate. • Si è capito che la “morte” del rivelatore, più che dalla degradazione delle caratteristiche elettriche, è definita meglio dalla perdita di risoluzione, ovvero dalla degradazione del rapporto segnale/rumore alla risposta al passaggio del protone singolo.

24. 1.1 Misure alla camera di irraggiamento • 1.1.3 Misure di tolleranza all’irraggiamento. • Le misure di tolleranza all’irraggiamento sono appena iniziate (due giorni al CN: 22-23 giugno 2010). I dati sono estremamente preliminari • Sono stati irraggiati tre rivelatori uno è stato danneggiato molto velocemente; gli alrei sono stati monitorati con maggiore attenzione. Hanno mostrato un pesante degradamento delle caratteristiche elettriche (in figura il comportamento dello stadio E in funzione della dose), ma continuavano a fornire segnali utili.La stima della dose nei rivelatori è stata ottenuta interpolando i dati di calibrazione. • Essendo possibile ottenere lo svuotamento aumentando la tensione di polarizzazione, non è definita in maniera inequivoca la dose minima sopra la quale il rivelatore diventa inutilizzabile. Verosimilmente funzionerebbero fino alla tensione di breakdown (~150V)

25. Misure alla camera di irraggiamento • Programmi per i prossimi run 2010 • L’ottimizzazione della camera di irraggiamento ha soddisfatto le nostre migliori aspettative. • I test sui rivelatori sono appena iniziati. Contiamo di irradiare un numero significativo di rivelatori per ottenere in’indicazione affidabile della vita media dei dispositivi. • Dobbiamo integrare il sistema di acquisizione con un monitor continuo del rapporto segnale/rumore dei rivelatori, attualmente mancante per definire la dose a cui il rivelatore diventa inutilizzabile • Test dell’amplificatore integrato e del sistema di readout con protoni e alpha a bassa intensità • Test su nuovi prototipi promessi da ST-MicroElectronics

26. Studio di fattibilità di amplificatore integrato. Prototipazione di circuiti a discreti. - Misure con amplificatori prototipo a componenti discreti, non ottimizzati per il rivelatore. - disegno di un amplificatore integrato, in avanzata fase di realizzazione Rallentamento (tutto 2009) causa incongruenze nelle licenze per l’uso del software Europractice. - sottomissione del 1° prototipo dell’ASIC di frontend prevista per il 30 agosto p.v. In questa prima versione saranno integrate, in tecnologia CMOS 0.35µ AMS, 2 catene analogiche complete di preamplificatore di carica a basso rumore, shaper unipolare semigaussiano con tempo di picco di circa 3µs, baseline restorer e peak detector. Readout: si prevede inoltre di implementare una semplice interfaccia I2C slave con l'accesso in lettura e scrittura a registri di 8 bit necessari per il controllo dei parametri di acquisizione nella versione finale. Il progetto del primo prototipo permetterà l'accesso ai punti critici dei vari blocchi funzionali per facilitarne la prova. Entro fine 2010 - consegna di 30 chip prevista; - preparate le attrezzature per i test al banco in funzione dell’esito di questi test si potranno definire eventuali modifiche dei circuiti già definiti ed inserire altre funzioni in vista di una seconda sottomissione a metà dell’anno prossimo con inclusione della parte logica e di readout per rendere il sistema portatile

27. Richieste finanziarie 2011 interno estero consumo inventario TOTALI PD 1.00 1.00 13.00 0.00 15.00 Richieste ai servizi 2011

28. WIDEST1 Laura De Nardo Cura dei tumori diffusi mediante la BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY (BNCT) INFN PD – LNL - PV Laura De Nardo (0.50, G. Tornielli (0.50), D. Moro (0.50) P. Colautti (0.50), S.C. Ceballos (1.00), Jori Giulio (0.50) S. Altieri (0.40), F. Ballarini(0.50), D. Santoro (1.00), N. Protti (1.00) • EURADOS, European Dosimetry Group, ATI, Austrian Technological Istitute, Politecnico di Pisa, Politecnico di Milan, IOV Padova • Dip. di Chirurgia Univ. PV e Policl. S. Matteo

29. Obiettivi generali • testare l’efficacia della BNCT sulle metastasi polmonari in un modello animale • generalizzare il risultato dell’assorbimento selettivo del 10B con altri modelli animali • correlare con la qualità microdosimetrica dei dati raccolti in diversi campi neutronici • misurare la concentrazione del boro in campioni sani e tumorali di pazienti

30. Progetto nuovo microdosimetro con tubi di campo

33. Esempio spettri microdosimetrici al TAPIRO (Casaccia ENEA)Spettri relativi

34. Prime misure presso il LENA Confronto Spettri microdosimetrici LENA - TAPIROspettri relativi

35. Obiettivi 2011 di PD-INFN e dei LNL • Irraggiare i topi nella Colonna Termica del LENA (neutroni termici) • Effettuare la caratterizzazione microdosimetrica dei campi neutronici del LENA a varie profondità in un fantoccio

36. Piano finanziario di PD-INFN 2011 INTERNO 4 k€ Misure di radiobiologia e microdosimetria al LENA 3 turni di 4 giorni per 1 persona 2.0 Viaggi ai LNL per 1 persona per la messa a punto dell’apparato sperimentale di microdosimetria (4 mesi) 2.0 ESTERO 3.00 k€ Contatti con l’istituto di ricerca austriaco ATI per la simulazione Monte Carlo del microdosimetro 3.0 INVENTARIO 2.5 k€ Oscilloscopio PicoScope 4424 1.5 Controller GPIB-USB per controllo remoto elettrometro Keithley 1.0 TOTALE 9.5 k€ Richieste ai servizi 2011 0.5 mu officina meccanica per manutenzione apparato sperimentale

37. STARTRACK2 Laura De Nardo nanodosimetric STructure of hAdRon TRACKs INFN PD – LNL Laura De Nardo (0.50, G. Tornielli (0.50), D. Moro (0.50) P. Colautti (0.50), V. Conte (0.50), M. Lombardi (0.50), M. Poggi (0.20), S. Canella (0.20) PTB-Braunschweig Germania SOLTAN institute of Nuclear Physics Polonia AIT Austrian Institute of Technology Laplace Laboratory of Toulouse University Politecnico di Milano ENEA-Bologna

38. “Effetto accoppiamento”2 sub-lesioni si accoppiano per formare 1 lesione primaria p ADRONE 1 Volume critico ADRONE 2 Ionizzazioni i Sub-lesioni n Lesione primaria che può evolversi in un osservabile biologico Alcune proprietà statistiche si trasmettono (efficacia biologica): numero di lesioni primarie per ionizzazione L: distanza media di accoppiamento  corda media di un volume detto critico i: ionizzazioni prodotte all’interno del volume critico da m adroni i1: ionizzazioni prodotte nel volume critico da un singolo adrone

39. Il ruolo della ionizzazione primaria e quella di un raggio δ i1: ionizzazioni prodotte da un singolo adrone in V Traccia di un adrone ip: ionizzazioni primarie (statistica di Poisson) in V j: ionizzazioni prodotte da un singolo raggio  inV Volume critico V L: corda media diV La distribuzione delle ionizzazioni i1 causate da un singolo adrone è il risultato della ip-esima convoluzione della distribuzione j delle ionizzazioni causate da un raggio δ

40. Obiettivo di STARTRACK Verificare l’invarianza di e di e non sono direttamente misurabili. Possiamo solo misurare la distribuzione di i1 (ionizzazioni prodotte da un singolo adrone in un volume sensibile di dimensioni pari a circa 25 nm di acqua liquida) al variare del parametro d’impatto d. Però, indipendentemente dalla molteplicità dei raggi  vale sempre la relazione: Per j si hanno invece due casi: Penombra Core

41. L’esperimento STARTRACK Misura la distribuzione del numero di ionizzazioni prodotte da un singolo adrone in un volume sensibile di dimensioni pari a circa 20 nm di tessuto equivalente al variare del parametro d’impatto d. Volume sensibile del rivelatore

45. Misure previste in STARTRACK2 Cammino libero medio di ionizzazione p in gas propano di ioni idrogeno, litio e carbonio

46. Piano finanziario INTERNO 3.5 k€ Contatti scientifici con le collaborazioni italiane 1.0 Trasferte ai LNL per 2 persone per la preparazione e partecipazione ai turni di misura 2.5 ESTERO 2.50 k€ Partecipazione di 1 persona al XIV congresso di Radiation Research (Varsavia) 2.5 CONSUMO 3.5 k€ Colla epossidica a 2 componenti Stycast 2850 ft per isolamento circuiti elettronici di front end 0.5 Componentistica per manutenzione elettronica del rivelatore. Connettori vari per elettronica di front-end, per le diverse schede e minuteria varia 3.0 TOTALE 9.5 k€ Richieste ai servizi 2011 1.5 mu officina meccanicaper manutenzione apparato sperimentale 1.0 mu officina elettronica per costruzione fron-end e manutenzione apparato

47. XDXL (X DRIFT EXTRA LARGE) Paolo Rossi    Appliczioni di spettroscopia X ad alta risoluzione con rivelatori a deriva di silicio di grande superficie. INFN   BO, PD, Roma II, TS

48. applicazioni dei Silicon Drift Detector • all’astronomia X su satelliti (in coll. con l’INAF ) • - alla bio-medicina (Bo, PD-LNL con test su Topi al “laboratorio di Radiofarmaci e Imaging Molecolare” (LRIM) sito presso I LNL.

49. Realizzazioni ed Acquisti anno 2010 -tests presso il laboratorio LRIM della parte calorimetrica. Provati diversi cristalli (LaBr, CsI, GSO) in configurazione “continua” e “segmentata” con sorgenti radioattive in fase solida (Co-57) e in fase liquida (Tc-99*). Elettronica di readout sviluppata presso la sezione di Bologna. -Simulazione dell’intera Compton Camera, comprendente Tracker (SDD) e calorimetro con il Monte Carlo GEANT4. Da questi studi e dalle misure si e’ concluso fra l’altro che nel nostro caso cristalli segmentati sono da preferire a cristalli continui. -Sviluppo di algoritmi della ricostruzione spaziale tomografica tipica di una Compton Cameraper SPET animale. Il lavoro e’ in corso e viene verificato a partire da dati simulati (GEANT4). -Acquisto PMT 64 anodi Hamamatsu-8500C-MOD8(alta QE, quant.eff.)., per ~4000E (su fondi concessi in corso d’anno del 2009). Questo ha sostituito l’acquisto di una scheda ADC-NI-PCI (una sk simile e’ stata riciclata da altri esp.) -Acquisto prossimo, fondi 2010, di un cristallo segmentato, del tipo indicato dai tests. - Il lavoro preventivato per l’ufficio tecnico e l’officina meccanica (per il supporto della CC animale) verra’ modificato e parzialmente spostato per tenere conto della nuova struttura di “Dimostratore” previsto per il 2011. -Art. NIMA (“accettato”) dal titolo “Design and Performance Tests of the Calorimetric Tract of a Compton Camera for Small-Animals Imaging” (P. Rossi et al.), DOI= 10.1016/j.nima.2010.07.018.

50. Attivita’ prevista per il 2011 • Sviluppo di un“Dimostratore” di Compton Camera (CC) bio-medicaper SPET animale, le cui caratteristiche sono suggerite dai test e dalle simulazioni realizzate nel 2010. • Il prototipo sara’ costituito da: • - 4 moduli calorimetrici (ciascuno di superficie attiva 50x50 mm2 e costituito da un cristallo scintillatore segmentato di profondita’ 20 mm e “stride” di 1.5 mm, e da un PMT H8500C-MOD8 alta QE. Acquisizione a cura della sez. BO, che sta completando un R/O di 256 canali. Dei 4 PMT due ad alta QE sono acquistati da PD (uno su fondi 2010) e due sono di precedenti exp. Due cristalli segmentati sono acquistati da Padova (uno su 2010) e due da Bo. • - Un modulo “Tracker”basato su un rivelatore SDD-Alice gia’ esistente e un R/O in via di sviluppo da parte della collaborazione XDXL, comprendente un ASIC pre-amplificatore di nuova realizzazione. • La parte calorimetrica, il montaggio meccanico complessivo e I test su fantocci radioattivi e su topi sono a carico delle sezioni di Padova e Bologna. Il Tracker a cura della sezionbe di Ts. • I test col dimostratore sono previsti sia presso il laboratorio LRIM che presso struture ospedaliere provviste di ciclotrone medico per la produzione di beta+ emittenti. • 2) Sviluppo degli algoritmi di ricostruzione tomografica di una CC per SPET animale (gia’ iniziato nel 2010 con test su eventi simulati da GEANT4) e verifica delle loro prestazioni a partire da distribuzioni reali di gamma provenienti da fantocci radioattivi e animali da test.