Roadmap – ATLAS MDT
P.Bagnaia – 10/01/2006
• invecchiamento.
• elettronica di read-out;
• shielding (MDT, RPC, …);
non riguardano solo gli MDT,
ma non ce ne dimentichiamo !!!
• HLT + DAQ;
_________________________
NB : non include RPC + trigger (DUE argomenti separati).
Paolo Bagnaia - 10 January 2006
1
invecchiamento degli MDT
• poche novità rispetto al passato :
 nuovo calcolo della frequenza
di conteggi vs r, ();
 risultati simili al passato, ma
incertezza × 5;
• sviluppi futuri :
 dati “veri” di LHC  punto
fermo di normalizzazione;
 se livello basso (~ 1/2 stima)
  !!!
 se livello alto (2×stima)
 test di irraggiamento a GIF.
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20 mm
2
New calculations by Radiation Task Force
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invecchiamento degli MDT : conclusioni
• prima dell’inizio di LHC, è impossibile avere uno studio
esauriente sul funzionamento degli MDT a SLHC;
• la probabilità di invecchiamento “pericoloso” riguarda solo
un piccolo numero di camere in alcune zone (e.g. piccolo r
e medio );
• in conclusione, siamo quasi tranquilli … (?!);
• al momento, la quantificazione dei costi per questo item è
dettata dal rischio :
 se livello basso  0 €;
 se livello alto (test di irraggiamento a GIF)
 200 K€ × 3÷4 anni (trasferte, equip. testbeam, …);
 se occorre rimpiazzare camere  ???
nella tabella finale dei costi, la situazione intermedia .
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nuova elettronica di lettura
Motivazioni concettualmente differenti :
• cambiamento del BC  frequenza maggiore di lettura;
• aumento del numero di hit  maggiore BW;
• maggiore fondo  peggiore risoluzione vedi pag. seguente
Vasto programma di studio, in parte già avviato :
• modifica del “tempo morto” di lettura;
• aumento dell’elettronica (e.g. CSM × 4);
• filtri on-line sui dati (lvl 1 + 2);
• nuova elettronica (ASD+TDC+CSM);
• nuova linea di lettura dati (ROB+ROD).
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Spatial resolution at high BG rates
 spatial resol. degrading, but in a predictable way
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nuova elettronica di lettura : costi
[A typical] strategy for ASD-TDC-CSM (costs for full ATLAS) :
• new ASD pre-amps which allow for pair mode operation  factor 2
• new TDC-CSM interface with 2 or more transmission line
• needs new TDC with multiplexer output
• needs modification of CSM
• work could start now, exploiting new pre-amp technology
• need chip designer for ASD (analog) and TDC (digital)
• time scale 3 years;
• cost: ~ 250 kCHF prototyping; 250 kCHF production.
Costi globali dipendono da :
• quantità di camere da modificare (solo high rate ? tutte ?);
• strategia prescelta;
• lavoro di montaggio (on site !!! le camere non sono smontabili !!!)
Quantifichiamo la cifra globale in 1.5 M€ (tutto ATLAS).
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Shielding upgrade
• [soggetto comune a MDT, RPC, calos,
…];
• studi in corso  talk di Hedberg al w.s.
del 25/11;
• idee principali :
1) beam pipe in berillio e raggio 60cm
 bkg / 3.;
2) schermi in ottone nel toroide;
3) materiale  tungsteno;
4) nuovi schermi in avanti.
• costo (tutto ATLAS) dipende da scelte :
4 M€ per (1) + (4)  Italia ~0.7 M€;
 ++ se (3).

• studi in corso.
JD : disk shielding;
JF : forward shielding.
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HLT + DAQ
• [stime per tutto ATLAS]
• politica attuale (v. TDRs) è
rimpiazzare alcune
componenti (e.g. computer
farms) ogni 3 anni
 semplifica i problemi (è
ovvio);
• alcune componenti (e.g.
ROB) da rimpiazzare (sia
motivi di rate di segnale,
sia di frequenza);
• attuale stima del costo :
6÷7 M€  Italia ~ 1 M€.
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Conclusioni sui costi
Riportiamo i costi globali (tutto ATLAS) :
Invecchiamento
MDT
elettronica “on
board”
1 M€
se noise alto, studi su
testbeam (soprattutto ME)
1.5 M€
prototipi + produzione,
molto montaggio (ME ???)
Shielding
4 M€
tutto ATLAS, materiali
HLT + DAQ
7 M€
tutto ATLAS, ~indipendente
da upgrade
Totale
13.5 M€
Italia : ~2M€
NB : ATLAS stima in 200 MCHF (~130M€2005) il costo totale
dell’upgrade per tutto il rivelatore.
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Bibliografia
• meeting CERN 25/11/2005 :
 S. Stapnes (overview);
 V. Hedberg (shielding);
 R. Richter (MDT);
• “Cost estimate for an ATLAS
upgrade for a high luminosity
LHC (SLHC)”;
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backup
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Count rates from new calculation
<55
<95
<74
<58
<46
<135
<160
<40
<190
<250
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Factor 5 between hottest and
coolest areas
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flusso di fotoni nello spettrometro a muoni
KHz/
cm2
posizione
delle
camere
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posizione delle camere dello spettrometro a muoni
posizione
delle
camere
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15
le camere MDT …
Paolo Bagnaia - 10 January 2006
16
le camere MDT …
m±
m±
x
dN
—— t
dt o
measure :
• tTDC (also the charge);
• x from RPC;
need :
• to (i.e. tTDC @ r=0) ;
• r/t relation
(i.e. math function t  r).
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tMAX (~700 ns)
dN/dt = dN/dr × dr/dt =
= const. × vdrift
t
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… e il fondo
• occupazione dominata da
“gas di caverna” (neutroni e
fotoni);
• flussi simulati;
• efficienza e prestazioni
delle camere misurate con
fasci di test, e.g. X5 + GIF;
• in principio, due tipi di
problemi :
– prestazioni (efficienza,
risoluzione);
– invecchiamento precoce
delle camere.
conteggi (flusso × efficienza) a 1034
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la risoluzione
risoluzione per singolo tubo,
misurata con bkg in X5 :
peggioramento (×2) per
fluttuazioni carica spaziale.
max (end-cap) @ 1035
<> @ 1035
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i test di invecchiamento a GIF
20 mm
depositi di O, Si,
dovuti a filtri sporchi
test di invecchiamento :
10 anni-ATLAS (×5
safety factor) : ok, ma
molte precauzioni.
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