Участие российских институтов в модернизации эксперимента

Егорычев В.Ю.

февраль 2014

ИТЭФ ИЯИ РАН БИЯИ СО РАНПИЯФ ЦФИ НИЦ КИ

Участники и зона ответственности

ИТЭФ ИЯИ РАН БИЯИ СО РАНПИЯФ ЦФИ НИЦ КИ

SPD

Lead wall (2 X0)

PS

Калориметрическая система Мюонная система

3

Модернизация LHCbhttp://cdsweb.cern.ch/record/1443882/files/LHCB-TDR-012.pdf

http://cdsweb.cern.ch/record/1333091/files/LHCC-I-018.pdf

March, 2011 May, 2012

• замена регистрирующей электроники (FE 40 MHz)• модернизация трековой системы• модернизация систем идентификации

Идея принадлежит А.Голутвину

4

Модернизация LHCb Единый програмируемый триггер, работающий с входным потоком 40 MHz и

выходным потоком 20 kHz набор статистики со светимостью в ~ 5-10 раз больше текущей номинальной

светимости LHCb → L ~ 1-2 x 1033 cm-2 s-1

MUON system

NewTracker

5

Участие российских групп

RU группы глубоко вовлечены в модернизацию трековой системы

Традиционное участие в системе идентификации

Модернизация VELO : MSU

ITEP, IHEP, INR RAS, PNPI, NIC KI

CALO: ITEP, IHEP, INR RAS, BINRMUON: PNPI

Почему трековая система?

Опыт работы с оптическими волокнами

Middle module

Inner module

Outermodule

Детектирующий элемент – пластина из сциннилятора

Чередующаяся структура2 mm свинца and 4 mm сцинтиллятора

Свет транспортируется к детектирующему элементу оптическими фибрами

Производство модулей SPD

• огромный опыт работы с фибрами и сцинтилляционными пластинами• создана инфраструктура• лаборатория и аппаратура для проверки качества

Производство модулей (ECAL)

Modules

Opt. fibersScint. and Pb plates

Производство модулей (HCAL)

Пластины сцинтиллятора расположены параллельно оси пучка

Опыт российских группГруппы имеют богатый опыт производства детекторов на основе сцинтилляционных пластин и оптических волокон:

В институтах есть инфраструктура

Российские группы имеют прекрасные контакты с производителями SiPM

ECAL for HERA-B (DESY) and LHCb

PRS/SPD for LHCb, EMMA(FL, SiPM), T2K(JP, MPPC Hamamatsu), CMS (CERN, MPPC Hamamatsu)

проверяющая аппаратура, инструменты для производства

KETEK, Zekotek, FBK, Hamamatsu

Участие в Центральной трековой системе

Технология такого трекера была развита группами – ЦЕРН, ИТЭФ, ИФВЭ, ИЯИ РАН, ЦФИ НИЦ КИ, университетов Aachen и Dortmund (Germany).

Необходимо адаптировать к размерам

Автоматическое производство

PEBS experiment: 9.6 x 86 cm module readout by SiPM

LHCb experiment: 12.8 x 250 cm module readout by MSiPM (128 channels)

намоточная машинаобрезкаперемотка фибров

1 channel SiPM0.25x1.32 mm2

Участие в Центральном трекере

Организация единого центра производства в Московском регионе

Подготовка технической документации

Кооперация институтов: ЦФИ НИЦ КИ, ИТЭФ, ИЯИ РАН

для создания перемоточной машиныдля разработки намоточного станка

Новые технологии Участие в кооперации с мировыми научными центрами, возглавляемые ЦЕРНом позволит:

• развить новые технологии применения сцинтилляционных дет-в

• развить новые технологии создания SiPM

• Позитронно-эмиссионная томография (медицина)• детекторы для физики высоких энергий • биология

Hamamatsu Co не поставляет в РФ многоканальные SiPM Прекрасные перспективы создания многоканальных SiPM в РФ (KETEK – CERN cooperation)

В ПИЯФ изготовлено 660 мюонных камер для станций М2R4, M3R4, M4R4Кроме того, разработана и изготовлена 2000-канальная система

высоковольтного питания мюонных камер

Фабрика мюонных камер в ПИЯФ

Изготовленные в ПИЯФ мюонные камеры на

тренировочном стенде в ЦЕРНе

Группа ПИЯФ, участвовавшая в

монтаже мюонной системы Группа ПИЯФ вместе с итальянскими группами обеспечивает

функционирование мюонной системы в эксперименте

В сеансах 2010-2012 гг мюонная система продемонстрировала высокую эффективность и надежность, причем не только при номинальной светимости 2х1032см-2 сек-1, а и при вдвое большей светимости.Программа UPGRADE предусматривает работу LHCb при светимости в десять раз выше номинальной.При такой светимости загрузки оказываются выше допустимых во всех мюонных камерах станции М1, а также в центральных регионах R1 и R2 станций М2, М3 и М4. Что касается станции М1, то в предыдущих сеансах было показано, что параметры мюонного отбора остаются приемлемыми, если вообще не использовать эту станцию. Поэтому эта станция будет демонтирована, а программа модернизации предусматривает увеличение надежности существующих камер и разработку новых камер для R1 и R2.

Программа модернизации мюонных камер1.Изготовление запасных камер для регионов R3 и R4 ПИЯФ должен изготовить камеры для М2,М3 и М4 (При участии Фраскатти). Разработка новой технологии. Создание производственного участка в ПИЯФ. Изготовление. Тестирование на протонном канале синхроциклотрона ПИЯФ.2. Расширение высоковольтной системы Дополнительно 2500 каналов высоковольтной системы (ПИЯФ)3. Разработка пропорциональных камер повышенной гранулярности для регионов R2. Разработка и изготовление в ПИЯФ 4.Разработка GEM камер для регионов R1 Разработка и изготовление в Италии. Тестирование на нейтронных и протонных пучках в ПИЯФ.

Участие в мюонной системе

Временные рамкиНа текущий момент работы по монтажу оборудования в экспериментальном заледолжны начаться с 2018 г

Стоимость

Наименование детектора и подсистем

Зоны ответственности институтов

Стоимость(млн. руб.)

Производство радиационно-стойких модулей калориметрической системы

ИТЭФ, ИФВЭ, ИЯИ РАН

15

Модификация многоканальной системы питания высокого

напряжения и производство запасных модулей для мюонной системы

ПИЯФ РАН 40

Разработка и исследование свойств необходимых материалов для создания треккера на основе

оптических волокон

ИТЭФ, ЦФИ НИЦ КИ, ИФВЭ,

БИЯФ СО РАН,ИЯИ РАН

5

Разработка и исследование электронных плат для вершинного

детектора

НИИЯФ МГУ 1

Производство модулей и элементов треккера на основе оптических

волокон

ИТЭФ, ЦФИ НИЦ КИ, ИФВЭ, БИЯФ СО РАН,

ИЯИ РАН

120

Производство электронных плат для вершинного детектора

МГУ 10

ВСЕГО 191

RRB CERN, 17/04/2013

Заключение Документация по модернизации установки LHCb одобрена руководством ЦЕРНа

Участие российских групп в модернизации LHCb подтверждено на RRB CERN в апреле 2013 г

Прекрасные перспективы развития новых технологий в РФ широкого спектра применения

Группы уже задействованы в подготовку детекторов к модернизации

Расширение зоны ответственности – не только идентификаторы, но и трековая система