Attività in corso a Torino

D. Panzieri - CSN1 Trieste 18/09/06

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Sezione di Torino

Attività in corso a Torino

Commisioning e running del RW

Commisioning e running elettronica FE per RICH

running MWPC

sviluppo CMAD

preparazione run adronico 2007

analisi dati: effetto Primakoffanalisi dati trasverso con produzione di


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Sezione di Torino

Rich Wall detector: Layout

- Rich Wall detector positioned downstream the RICH1

- Used in drift-time measurement mode- Active area is 4.86x4.22 m2, hole in central area

corresponding to the acceptance of SAS

Front view of RW detector

Cross section view of RW detector

- Composed of 4 stations, each consists of 2 planes of tubes, arranged like 2X+2Y+2X+2Y


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Sezione di Torino

Il RichWall


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Sezione di Torino

Il RichWall


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Sezione di Torino

Il RichWall

Sistema di gas stabilee affidabile

Basse tensioni okSistema di lettura, basato sulle schede multiplexer, ora in condizioni di buona affidabilità e funzionamento. Ancora qualche errore ( < 1%) con flussi elevati.


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Sezione di Torino

Il RichWall

Hit profiles sui piani del RW


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Sezione di Torino

Il RichWall

Distribuzione dei tempi sui piani del RW


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Sezione di Torino

Il RichWall

Distribuzione di molteplicità per i piani x ed y del RW


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Sezione di Torino

RichWall

Mwpc A*

Il RichWallRicostruzione delle tracce in compass


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Sezione di Torino

Electron shower Y-planes X-planes

MIPs 5 GeV/c Y-planes X-planes

Rich Wall team (Dubna/Torino)

Rich Wall prototype beam test


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Sezione di Torino

Le mwpc

Hit profiles sui piani delle mwpc


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Sezione di Torino

Le mwpc

Distribuzione dei tempi sui piani delle mwpc


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Sezione di Torino

Rich1 electronics upgrade

Electronic channels: 12 x 12 x 16 x 4 = 9 216 channels 10 000 channels

Based on MAD4 CMAD

Read-out via F1

Prototypes under test

F1 board

roof board

MAd4 board

Voltage divider

MAPMT

Two steps up-grade under development:

MAD4 2006

CMAD 2007 – 20xx


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Sezione di Torino

The chip contains all the functional units 8 channel preamplifier-shaper Local DAC for threshold and gain settings Programmable one-shot LVDS output driver On chip bias generation Digital control unit

CMAD-V2

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -

FE

DACb0

b7

One shot LVDSin

out +

out -


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Sezione di Torino

The shaping time has been reduced from 20 ns to 10 ns. The gain of the front-end can be programmed by a 3 bit digital word. The gain can be changed from 0.4 mV/fC to 1 mV/fC in step of 0.08 mV/fC. An additional gain multiplication of 4x can be provided, to fully preserve the compatibility with the MAD4. This feature can be enabled or disabled by an external pin. The baseline restorer has been improved. The new design should be able to cope with a rate of > 5 MHz/channel. The threshold DAC has 8 bits. The typical value of the LSB is 1mV, but this can be changed by fixing a voltage on an external pin. The chip incorporates the full biasing circuit. Only SMD capacitors are required in addition on the final PCB.

CMAD-V2Major changes with respect to the first prototype


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Sezione di Torino

10 bits programmable DACset to fixed values on the board:default values: DAC9=0 DAC8=1

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

MSB LSB

6 5 4 3 2 1 0

Thr7 Thr6 Thr5 Thr4 Thr3 Thr2 Thr1

if DAC7=0 set threshold 7 most significant bits:

if DAC7=1 set gain 3 bits + threshold LSB: 6 5 4 3 2 1 0

GC2 GC1 GC0 GR2 GR1 GR0 Thr0

C feedback R feedback

CMAD-V2Programming threshold and gain on internal DAC

10 bits programmable DAC


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Sezione di Torino

CMAD-V2Test system – external pulser

DREISAM card HOT-CMC

optical fibre

C-MADtest card

Pulser

Trigger generatorfixed frequency

CMAD

Trigger control system


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Sezione di Torino

Set of measurements:

CMAD-V2First tests on prototype

linearity of the pre-amplifier output signal

gain

time-width of the discriminator output signal

delay of the comparator output signal with respect to

the input signal

fall time of the pre-amplifier output signal


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Sezione di Torino

CMAD-V2 First measurements

Min gain

4 x min gain


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Sezione di Torino

Test System I:

programming and loading internal DACs from digital (DREISAM) card

input signal from external pulser externally triggered

CMAD digital outputs handled by DREISAM card and read out

checking correct DAC decoding both for threshold and gain

checking threshold and gain range and granularity

measuring noise level

CMAD-V2 Programming internal DAC and reading out digital output


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Sezione di Torino

Output signal from the pre-amplifier as function of gain setting at fixed V in

R=R feedback

C=C feedback

CMAD-V2 Preliminary results from test


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Sezione di Torino

Simulated output from pre-amp

Real output from pre-amp

attenuation of signal due to coupling with scopeAttenuation factor

CMAD-V2Preliminary test results


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Sezione di Torino

CMAD-V2 Preliminary test results: Gain

Maximum gain

Minimum gain

0.4 mV/fC

1 mV/fC

Simulated pre-amplifiers outputs


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Sezione di Torino

baseline nominal position

Default threshold set nominally 6 mV(i.e. 6 digits) under baseline

Half range available: 127 mV

127 mV = 127 fC with maximum gain127 mV = 317.5 fC with minimum gain

nominal granularity = 1mV/dig = 1 fC/dig @ max G

nominal granularity = 1mV/dig = 2.5 fC/dig @ min G

measured granularity = 1mV/dig

CMAD-V2 Preliminary test results: thresholds


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Sezione di TorinoMaximum gain

Minimum gain

CMAD-V2 Threshold scan (pulsing even channels)


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Sezione di Torino

Gaussian fit of the derivativeThreshold scan on channel 2

Mean = 116.8 digitsRMS = 1.575 digits

CMAD-V2 noise level


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Sezione di Torino

No input pulse:

CMAD-V2 noise level


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Sezione di Torino

DREISAM card

HOT-CMC

optical fibre

8 MAD cards

PMTLED-pulser



LED, correlated with trigger: simulates Cerenkov signal

CMAD-V2 Test System II (MAPMT + LED)

Making thresholds scan with Mapmt signal


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Sezione di Torino

Ch0 Ch1 Ch2 Ch3

Ch4 Ch5 Ch6 Ch7

Minimum gain

CMAD-V2 Threshold scan (MAPMT + LED)


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Sezione di TorinoDREISAM card HOT-CMC

optical fibre

8 MAD cards

PMTLED-pulser

Alogen lamp



LED, correlated with trigger: simulates Cerenkov signal

Alogen lamp, uncorrelated with trigger: simulates background

Amount of light from lamp controlled by filters of different optical density

Measuring sampling rate capability (nominal is > 5 MHz)

To Do!

CMAD-V2 Test System III(MAPMT + LED + LAMP)


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Sezione di Torino

Rich1 electronics upgrade:CMAD

Schede di front end finali 30 k€

Produzione del CMAD 80 k€

TOTALE 110 k€

Assegnati SJ nel 2006Assegnati SJ nel 2006

Test finale ancora in corso.

Risultato atteso per metà ottobre

Se ok, richiesta sblocco sj

Se non ok, come procedere ?

In ogni caso richiesta di sblocco di 10 k€ per i connettori


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Sezione di Torino

Scheda di test per trigger Drell-Yan


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Sezione di Torino


• ~ 80% dei muoni DY sono nell'accettanza del MW1

• non esiste nessun trigger muonico nel primo spettrometro

• il trigger deve coprire circa 4 x 3 m2

• l'alone del facio muonico crea un fondo fisico che va separato → puntamento al bersaglio, con risoluzione angolare di ~1º


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Sezione di Torino


Come separare l'alone


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Sezione di Torino


• Occorre selezionare pattern specifici di hit in quattro layer contigui a valle dell'assorbitore

• Il numero di combinazioni di hit possibili e' limitato dall'angolo di impatto massimo (~15 gradi)

• Il riconoscimento dei pattern e' realizzato utilizzando FPGA che ricevono direttamente i segnali LVDS dei discriminatori

• Ciascun modulo di trigger (supponendo un formato VME 6U) puo' ospitare 1 o 2 FPGA, e ricevere al minimo 192 segnali

La nostra proposta


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Sezione di Torino


• Per separare efficacemente l'alone e ridurre il jitter temporale della logica, e' possibile utilizzare una misura approssimativa del tempo di deriva (~100 ns max.)

• Il jitter del tempo di decisione e' ~ pari al binning temporale del tempo di deriva

• Risoluzioni temporali di 5-10 ns sono alla portata delle moderne FPGA

Trigger con tempo di deriva


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Sezione di Torino


• Le uscite LVDS dei discriminatori sono inviate alle schede digitali tramite cavi flat

• Ciascuna scheda digitale riceve 192 canali

Come modificare il readout?


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Sezione di Torino


• Le uscite LVDS dei discriminatori sono inviate alle schede digitali tramite cavi flat

• Ciascuna scheda digitale riceve 192 canali

• Splittando i segnali LVDS in ingresso, e' possibile inserire facilmente moduli aggiuntivi nel readout

• Ciascun modulo di trigger, equipaggiato con FPGA, puo' correlare almeno 24 MDTs

Come modificare il readout?


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Sezione di Torino


• Sviluppo e test dell'algoritmo di trigger con i dati esistenti (tracking + raw digits dal rivelatore); stima del rate di trigger e del massimo jitter di tempo tollerabile

• Implementazione dell'algoritmo in VHDL

• Sviluppo di 1-2 schede prototipo, con un minimo di 64 ingressi, e degli splitter LVDS

• Test delle schede prototipo con raggi cosmici ed il “mini-MW1” nella clean room di COMPASS (hardware gia' esistente)

Programma di lavoro

Attività in corso a Torino

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