P-ILC
Stato delle cose
Massimo Caccia
Catania, 4 luglio 2006
 LCWS, 9-13 Marzo, Bangalore:
• ILC Global design effort team conferma la scala
temporale definita nel 2005 (7 anni di costruzione
ed installazione dal momento in cui la garanzia
della copertura finanizaria e’ assicurata) e
concorda sulla metodologia di valutazione dei
costi. Viene riconosciuto il “Quarto Concetto”
sperimentale, che assume un DREAM calorimeter
• vengono presentati, in bozza, i Detector Outline
Document dei quattro “concetti”
 EPP2010: Elementary Particle Physics in the 21st
Century; Il rapporto finale del comitato incaricato dalla
National Academy of Sciences Americana e’ reso
pubblico il 26 Aprile
Dal sommario del
rapporto finale:
The results of the committee’s analysis have led to its chief recommendation.
TheUnited States should remain globally competitive in elementary particle physics by playing a
leading role in the worldwide effort to aggressively study Terascale physics.
To implement the committee’s chief recommendation, the Department of Energy and the
National Science Foundation should work together to achieve the following objectives in priority
order:
• Fully exploit the opportunities afforded by the construction of the Large Hadron Collider (LHC)
at the European Center for Nuclear Research (CERN).
• Plan and initiate a comprehensive program to become the world-leading center for research
and development on the science and technology of a linear collider, and do what is necessary
to mount a compelling bid to build the proposed International Linear Collider on U.S. soil.
• Expand the program in particle astrophysics and pursue an internationally coordinated, staged
program in neutrino physics.
A vision for Fermilab
Presentation to the National Academy Panel
EPP 2010: Elementary Particle Physics
In the 21st Century
Pier Oddone, 5/16/05
The Energy Frontier (ILC) is the
highest priority initiative for the
laboratory
Una delle
decisioni e’ stata
quella di
giungere, entro
la fine dell’anno,
alla bozza di un
White Paper
A detailed guide to the activities of the VTX
community
(Chief editor: MCa)
P-ILC 2006
 focalizzato
sullo sviluppo di rivelatori monolitici a pixel con
architettura di sparsificazione
 unita’ di Milano (Politecnico & Insubria) [testing & commissioning,
simulazione ISE-TCAD, analysis sw], Pavia (Pavia e Bergamo) [design
0.13 m STm], Roma III [design 0.25 m TSMC, Si Strip telescope,
analysis sw], Ferrara [DAQ, FPGA based]
 contesto internazionale/sinergie:
• EUDET, un progetto I3 (integrated infrastructure activities) nel
contesto del VI Programma Quadro, dedicato allo sviluppo delle
infrastrutture di test su fascio per I rivelatori dedicati ad ILC
• ECFA – L(arge)D(etector)C(oncept) activities
• collaborazione con FNAL (sensor design)
• SLIM-5, progetto di gruppo 5 (Pavia) + PRIN05-07
• MIMOSA, progetto di gruppo 5 (Roma III)
Una selezione dei risultati
 implementazione di una architettura di sparsificazione in una
tecnologia con D(eep)N-W(ell) (PV-BG):
La DeepNWell domina l’area del pixel; funge da collettore ed
ingloba i dispositivi PMOS necessari per poter integrare
l’architettura di sparsificazione
• consegnato in Gennaio 06
Il chip APSEL1 (PRIN04-06)
• 5 single pixel cells (con
capacita’ di iniezione e output
analogico)
• matrice 8 x 8 di pixel di 50
μm passo con discriminatore
integrato nel pixel e segnale
binario
• Test essenzialmente
completati (Pisa, Pavia,
Bergamo)
• strutture dedicate saranno
prodotte nei run di
– Agosto:
matrice 8x8 con pitch 50
um,
blocchi
digitali
per
lettura
sparsificata per interfacciamento con
trigger livello I (specifiche B-factory) +
matrice 3x3 con uscite analogiche (P-ILC;
interazione con ROMA III); costo a carico
di SLIM5
- Novembre:matrice di passo 20 um
(P-ILC),
front-end
italiano
e,
possibilmente, circuito di sparsificazione
di FNAL (costo a carico di P-ILC)
8 x 8 matrix +
dummies
Single pixel test
structures
Alcuni risultati su APSEL1:
• Rumore; netto miglioramento rispetto ai 140 e r.m.s del primo prototipo:
Peaking
time
[s]
ENC
[e- rms]
Charge
sensitivity
[mV/fC]
0.5
41
466
1
39
432
2
39
406
• Guadagno: risolto il problema del basso guadagno d’anello rilevato in
Apsel0 (essenziale per rendere il guadagno indipendente da CD)
• Dispersione di soglia ancora alta (segnale da una mip ~ 1200 elettroni)
Apsel1
Apsel2
Sezione analogica
340 e-
42 e-
Sezione analogica
+ discriminatore
340 e-
50 e-
• Instabilita’ del sistema, probabilmente dovuta ad una massa comune
tra il substrato ed il digitale
 design & caratterizzazione di un prototipo in tecnologia quarter
micron TSMC + telescopio a strip (ROMA III) [MIMOSA gr 5]:
Pitch = 17m
4096 pixels
Pitch = 34m
1024 pixels
Test
structures
• TSMC 0.25 m
• spessore epitassiale ~ 8 m
• topologia dei transistori
secondo i canoni della radiation
hardness
• diverse configurazioni, in
termini di numero e forma di
diodi collettori)
• architettura SENZA
sparsificazione
MIMOSA chip
Risultati Preliminari
Alfa event
large pitch (34 m)
Alfa event
small pitch (17 m)
X
sources
@
5.9 KeV
8.4 Kev
 costruzione di un telescopio basato su strip a singola faccia (5
piani, ognuno con 2 rivelatori con strip incrociate) (ROMA III):
• in fase di
ultimazione
• primo test su fascio
alla BTF di Frascati a
Luglio (Roma III,
Como)
Distribuzione dei residui, da un run di cosmici
 sviluppo di un sistema di DAQ, controllato da FPGA, che integri
funzionalita’ di sparsificazione (FERRARA + pre-existing know-how
SUCIMA/LEPSI):
L.Chiarelli, A.Cotta R., Ferrara, June 2006
Screenshot from a TLA714 logic analyzer: an MBLT block read of 64 bytes,
initiated by the CPU when nAS goes low and terminated when the slave shows by
•driving
il progetto
e’ that
stato
completato
nBERR low
it holds
no more data to be read.
• lo sbroglio
e la produzione e’ in corsoEUDRB_DCA: Analog daughter card
EUDRB_DCD: Digital daughter card
(June
2006) (Ferrara + Como)
(June
22nd 2006)
• I test ed
il commissioning
avranno inizio
in15th
Luglio
• adottata da EUDET come DAQ per il telescopio a pixel
• review in ottobre
 sviluppo di una metodologia generale di test di rivelatori e strutture
(hw & sw) (Como); esempi, utilizzando I sensori MIMOSA 5 e MIMOTERA
(SUCIMA):
0/ mappe di piedestallo
e rumore
Analisi con la SUCIMAPIX sw
suite (Como-Roma),
adottata come
piattaforma di sviluppo per
EUDET-pixel
Red laser
1/ linearita’ della risposta
con un sistema laser
[complementata da
misure di image lag e di
image blooming]
(MIMOTERA)
IR laser
SUCIMA DAQ board
2/ calibrazione del
guadagno/misura della
efficienza di raccolta di
carica dalla rivelazione
degli X di fluorescenza da
un cristallo esposto ad un
fascio usato per
diffrattometria (MIMOSA 5)
Golden peak
di
calibrazione
Richieste per P-ILC 2006
 sblocco del sub-judice per il run 0.13 m (PV)
 sblocco del sub-judice per il sistema di raffreddamento del
telescopio (Roma III)
 xtra missioni interne (2 kEUR/sezione; 8 kEUR totali)
 a carico di chi sono le missioni esplorative (distinguendo
eventualmente tra I preliminari & i contatti di chi, nel 2007,
entrera’ nella collaborazione)?
P-ILC 2007
 consolidamento delle unita’ legate ai Pixel:
FTE 2006
FTE 2007
Milano
3.1
3.3
ROMA III
1.0
2.5
Ferrara
1.0
2.0
Pavia
3.0
4.5
 estensione alla calorimetria adronica, assumendo come photon
detector i SiPhotoMultiplier; in fase di convergenza (LNF, ROMA I, Pg
(Giovanni Ambrosi)); base di partenza: RAPSODI (EC project lead by
Como) + INFN-IRST agreement
 possibile estensione al Software (Lecce)
 estensione alle attivita’ teoriche (coordinate da Firenze/Lnf: Daniele
Dominici & Stefania De Curtis, Lia Pancheri); workshop ad Ottobre + Galileo
… sullo stato del software
E’ in corso un tentativo di “armonizzazione” dei sw packages e
delle risorse
??? The Folder
Browser
gILC
RunLoader
TreeE
gILC.root
Tree
Kine.root
Event #1
Event #2
TreeK
TreeK
TPC.Hits.root
Event #1
Event #2
TreeH
TreeH
TPC.Digits.root
In cui si inserisce, in
modo alternativo, la
proposta del gruppo
di Lecce, sviluppata
per
giungere
al
Detector Outline Doc.
Del IV concetto
Event #1
Event #2
TreeD
TreeD
Object
TPC.RecPoints.root
EMC.Tracks.root
EMC.Hits.root
TPC.RecPoints.root
EMC.Digits.root
TPC.Tracks.root
Object
Folder
File
Root dir
La proposta:
riconoscere al gruppo di Lecce un year of
grace, con risorse sufficienti a garantire un
anno di attivita’ per inserirsi (e non per
contrapporsi) alle attivita’ di DESY & SLAC,
con una priorita’ agli algoritmi piuttosto
che all’architettura ed una focalizzazione
sul tracking, dove per ora si utilizzano
ancora algoritmi e codici ereditati da LEP
P-ILC 2007 - pixel
Milano
%
Pavia
%
Massimo Caccia, PA
100
Valeria Speziali, PO
50
Chiara Cappellini, Assegnista
50
Valerio Re, PA
70
Fabio Risigo, Assegnista
50
Lodovico Ratti, RU
40
Marcin Jastrzab, Ing. Elettronico, Borsista
50
Massimo Manghisoni, RU
80
Andrea Castoldi, PA (POLIMI)
20
Gianluca Traversi, RU
60
Claudio Andreoli, dott.rando
100
Enrico Pozzato, dott.rando
50
Luigi Gaioni (EUDET)
100
Giacomo Langfelder, Dottorando (POLIMI)
30
Servizio di off. meccanica
20
Ferrara
%
Concezio Bozzi (Ric INFN)
30
A. Cotta-Ramusino (primo
tecnologo)
15
Livio Piemontese (DR)
30
Tomassetti (tecnologo)
25
Davide Spazian (EUDET)
100
Roma III deve
ancora finalizzare
nomi e %
P-ILC 2007 – calo & soft
LNF
%
Roma I
%
Riccardo de Sangro
40
Simonetta Gentile, PA
40
Alessandro Calcaterra
40
Carlo Bosio
50
Giuseppe Finocchiaro
30
40
Piero Patteri
30
Katerina Kuznetova,
assegnista
Marcello Piccolo
40
Dip. Ing. Elettronica (4
persone)
120
Matteo Rama
30
CNR (2 persone)
60
ISS (2 persone)
60
Lecce (sw)
%
Corrado Gatto(Ric INFN)
100
Anna Mazzacane (dott.rando)
100
Giuseppina Terracciano
(dr.rando)
100
Daniele Barbareschi (borsista)
100