LVL1
S.Veneziano
(qualche idea a partire dalle presentazioni fatte da altri
a: workshop ATLAS upgrade15 Feb 2005
Ottobre 2005, Parigi Overview week)
LHC upgrades
•
I parametri che hanno un impatto sul sistema di trigger di LVL1, rivelatore, elettronica di lettura
e di trigger sono:
Luminosita’ 10**35 cm-2s-1
Bunch Crossing Period 12.5 ns, 75 ns.
trigger rate accettabile al lvl1 100kHz, vincolo dai sistemi che non saranno modificati
•
•
•
Luminosita’
A/<B(>6C%#5'677%'>D#>)EFB%>#8#'):%>
QIR
P1!18.'"7
PQIR
:O&1)O"!@
N%.1
:O&1)O"!@
N%.1
GL1MK
GHIJK
GL1MK
GHIJK
'78!()'$12)'73!12-("7
;*
,
>*
;6
'78!()'$1F2')"!%.1@21A3%--%
>*
;;
66
;*E
-("7 B%'&
D
5
;*
C1#
')"!%.1@21A3%--%2B%'&
;*
6
>*
6
'78!()'$1201.
;?*
*+;
>6*
5
5**<5**
*+6
56*<=*
5/;
56*
45
$%&'"()
!"#
01.2<2-'))'7329:
'78!()'$129:
-(!.'/01.2.&'331&)
•
•
$%&'"()
*+,
!"#$%#&'#%()*+,-(.$%$/! #0(11$0%2"3()'#$-%0'#$4%56722$2%2$10'2'#(")%80"3%9(+$:,9%)"#%()*+,2$2%';".$<
L1 trigger rates:
!"#$%&'()'*#+,,59;?#@
59;?#@
.)/012'3#4 5'677%'#8#9):)#;<=(6>6:62/
soglie Pt piu’
elevate per mantenere.)/012'3#4
i valori attuali? Pt>30 GeV/c, 25 kHz single muon.
fondo caverna, safety factor attuale 5: 10 Hz/cm2 passa a 100 Hz/cm2.
la fake rate e’ da studiare
rate capability rivelatore al limite per il rivelatore, necessaria una misura su LHC per migliorare la
conoscenza del fondo.
TILECAL: e’ previsto un upgrade del LVL1 barrel, che includa l’informazione dell’ultimo sampling del
calorimetro.
•
•
•
•
BC period e banda passante acquisizione
dati
•
•
•
•
BC period di 12.5 ns: max
luminosita’ integrata, min numero di
collisioni per BC.
la banda passante scala con la
luminosita’ e con la finestra di
acquisizione, attualmente di 25 ns.
la larghezza della finestra temporale
di acquisizione dipendera’ dalla
BCID capability del rivelatore e
dell’elettronica.
trigger definito per due BC, e BCID
al LVL2? (le camere di precisione gia’
acquisiscono circa 40 BC).
Resistenza alle radiazioni
•
•
i componenti utilizzati sono in grado di resistere a dosi integrate di circa
20-40 krad (10 anni LHC@10**34 con un fattore di sicurezza di 10) e
pensiamo che non sara’ necessario arrivare a elettronica rad-hard, se le
dosi aumenteranno di un fattore 3 (shielding).
sara’ comunque fondamentale misurare le dosi totali integrate.
Upgrade del rivelatore?
•
La risoluzione temporale del rivelatore, <2ns e’ adatta ad un periodo di
10-12.5 ns ma i tempi di propagazione sulle striscie (5ns/m)
renderebbero il trigger in ETA inutilizzabile per BCID (fondo maggiore).
•
•
•
•
•
•
trigger in PHI, strip lenght 1m, OK
•
Pb: Il sistema dell’endcap (TGC) non ha la risoluzione temporale adatta
ad una BCID per T<25 ns e il sistema di trigger non e’ in grado di
associare una traccia ad un tempo con una granularita’ inferiore al
periodo di BC.
Estimated hit rate ( Hz/cm2 ) at L=1034cm2s-1
Below
20Hz
10
10
20
trigger in ETA, strip lenght 2-2.5m. NO
100
300
30
10
70
La Bunch crossing identification capability del rivelatore RPC, nella
segmentazione attuale, deve essere studiata, ma si potrebbe usare la
segmentazione attuale lasciando la BCID nel trigger PHI.
Upgrade dell’elettronica necessaria?
•
se la necessita’ di fare BCID al livello-1, si abbandona, si
puo’ forse mantenere il sistema di trigger attuale.
•
Il sistema attuale e’ in grado di effettuare delle
coincidenze temporali a 12.5 ns.
•
E’ possibile associare il BC alla traccia del muone
andando a leggere il tempo asssociato al trigger (time bin
3.125 ns).
•
L’informazione di trigger e’ nei dati di lettura, e la BCID e
la conseguente riduzione dei dati si potrebbe fare a
livello-2.
Trigger rates e occupazioni
800.00
max LVL1 frequency (kHz)
700.00
LVl1 max f (kHz) 40Mbit/s
600.00
LVl1 max f (kHz) 80Mbit/s
500.00
400.00
300.00
200.00
100.00
0.00
0
2
4
6
1% RPC occupancy
1-BC window
8
10
12
14
hits
16
18
•
le bande passanti dall’elettronica on-detector sono sufficienti fino
a 5% di occupazione del rivelatore.
•
misura a LHC
R&D
•
•
•
•
sicuramente necessario se il LVL1 dovra’ lavorare a una frequenza
maggiore di 40 MHz (costi/benefici da studiare)
Se si rendesse necessario arrivare alla identificazione del bunch al
livello-1, allora sarebbe necessaria una nuova versione di parti rilevanti
del sistema di timing e trigger (TTC, CERN) dell’Endcap e del Barrel. La
tecnologia attuale dell’ASIC (UMC 0.18 um) e’ sufficiente ai bisogni
futuri, la frequenza interna di lavoro e’ 320 MHz nella pipeline di trigger.
necessario forse passare a tecnologie 0.13 um per ragioni di
obsolescenza.
se il fondo in caverna fosse elevato, problemi di dosi integrate
potrebbero rendere necessaria comunque la sostituzione
dell’elettronica attuale.