Frascati - 14 maggio 2002 Marcello Fanti, Univ. & INFN Milano 1 Calorimetro elettromagnetico ad Argon liquido dell'esperimento ATLAS stato attuale del

Frascati - 14 maggio 2002

Marcello Fanti, Univ. & INFN Milano

1

Calorimetro elettromagneticoad Argon liquido

dell'esperimento ATLAS

stato attuale del sistema, previsioniattività della sezione di Milano



2

Ricercatori e Tecnologi:G. Battistoni (30%), D. Camin (10%), L. Carminati (100%),

D. Cavalli (50%), M. Citterio (30%), G. Costa (100%), M. Delmastro (100%), M. Fanti (100%), L. Mandelli (100%),

M. Mazzanti (100%), P. Nason (10%), L. Perini (100%), S. Resconi (100%), F. Tartarelli (100%)

Tecnici:R. Bertoni, G.P. Braga, B. Monticelli, F. Sabatini

Totale 10,3 PE + 4 PE CTER

Laureandi:D. Banfi, M. Bettinelli

Responsabilita’ in ambito LAr:

• L. Mandelli: LAr representatives group (chairman)LAr EM representatives group

• M. Mazzanti: EM electrode steering group• M. Citterio: LAr deputy electronic coordinator

Front-end electronics (chairman)Installation task force (chairman)



3

FCAL

HEC

TILECAL EMB

EMEC

Calorimetro e.m.

(piombo / Argon liquido con geometria “accordion”)

• EMB: 2 half-barrel (||<1.4)

• EMEC: 2 end-cap (1.4<||<3.2)

Calorimetria di ATLAS

endcap A endcap C

barrel



4

Calorimetro e.m. barrel:

il rivelatore• 16+16 moduli (16 per half-barrel)

• un modulo contiene:– 64 assorbitori piombo/acciaio

• transizione nello spessore del piombo a =0.8

– 64 elettrodi rame/kapton

• HV+raccolta di segnale

• elettrodo diviso in parte A (<0.8) e parte B (>0.8)

– 3444 canali di read-out per modulo

• 110 208 canali di read-out in tutto il barrel



5


segmentazione longitudinale• segmentazione in profondità del modulo (“layers”):

– strips (o front): granularità fine in , per separazione 0/ (1792 canali)

– middle: raccoglie la maggior parte dell'energia (896 canali)

– back: stima del “leakage” longitudinale (448 canali)

• presampler :

– posto davanti al modulo, identificazione di “pre-showering” (244 canali)

transizione

piombo

elettrodi A elettrodi B

strips

strips

middle

middle

back

back



6

• Componenti “a freddo” (passivi):

– Summing Board (SB) (216/modulo)

• somma segnali da diversi elettrodi

– Mother Board (MB) (28/modulo)

• raccoglie segnali in uscita

• distribuisce impulsi di calibrazione

– cavi di lettura e di calibrazione

• Front-End Crate (FEC) (1/modulo):

– Front-End Board (FEB) (128/FEC)

• amplificazione, formatura, digitalizzazione, trigger (LVL1), ...

– schede di calibrazione (2/FEC)

• generano impulsi esponenziali sulle linee di calibrazione


il read-out



7


stato attuale, previsioni• Assorbitori: prodotti ~85%

• Elettrodi:

– produzione a piatto finita per luglio 2002 (+9% spares)

– piegatura/test finiti entro ottobre 2002

• Presampler: 15 settori finiti (su 64)

• Criostato: arrivato in luglio 2001

– perdita a freddo rilevata e riparata

– installazione feedthrough's completata

• Moduli: (3 stazioni di assemblaggio/test: Annecy, Saclay, CERN)

– 14 finiti, 2 in fase di assemblaggio (16 moduli in un 1 half-barrel)

– produzione moduli finita per primavera 2003

– integrazione moduli iniziata

– inserzione nel criostato:

• 1º half-barrel: novembre 2002

• 2º half-barrel: giugno 2003

– test a freddo in luglio 2003

• Installazione nel pozzo: aprile 2004



8

Calorimetro e.m.: moduli assemblati e cablati

Barrel

Endcap



9


integrazione moduli



10

Criostato barrel

criostato esterno

inserzione dei

feedthrough’s

criostato interno



11

Calorimetro e.m. endcap:

stato attuale, previsioni• Assorbitori: prodotti ~55%

• Elettrodi:

– produzione a piatto finita per luglio 2002 (+9% spares)

• Presampler: 16 moduli finiti

• Criostato C: (EMEC, HEC, FCAL)

– arrivato in marzo 2002, perdita osservata a freddo, risolta

– installazione feedthrough's in corso

– test finali per maggio 2002

• Criostato A: (EMEC, HEC, FCAL)

– atteso per ottobre 2002

• Moduli: (2 stazioni di assemblaggio/test)

– 5 finiti, 3 in fase di assemblaggio (una “ruota” contiene 8 moduli)

– produzione moduli finita per novembre 2002 (C) e ottobre 2003 (A)

• Installazione nel pozzo:

– endcap C: marzo 2004

– endcap A: novembre 2004



12

Criostato endcap



13

Hadronic EndCap:stato attuale, previsioni

• HEC: (rame/LAr)

– prodotti 107 moduli (su 134), 83 testati a freddo

– moduli finiti per primavera 2003

– elettronica a freddo ormai completata

HEC Module Production

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

Fe

b-0

0

Jun

-00

Oct

-00

Fe

b-0

1

Jun

-01

Oct

-01

Fe

b-0

2

Jun

-02

Oct

-02

Fe

b-0

3

Date

Mo

du

les

Finished at InstitutesCold testedProjected FinishedProjected Cold Tested

107 moduli assemblati 83 moduli testati a freddo



14

Hadronic EndCap:layout



15

Forward CALorimeter:stato attuale, previsioni

• FCAL-C: (rame/LAr + tungsteno/LAr)

– assorbitori ormai completati

– inserzione barre di tungsteno iniziata

– moduli completi per metà 2002

• FCAL-A: (rame/LAr + tungsteno/LAr)

– tempi di realizzazione determinati dalla produzione delle barre di tungsteno (Russia,Cina)

– presumibilmente pronto per autunno 2003



16

Diodi di protezionedelle resistenze di

calibrazione• “pettini” modificati con

diodi di protezione

• I “pettini” modificati sono usati nel cablaggio dei moduli.

• Sui moduli gia’ cablati è in corso il “retrofitting”:

– 3 moduli modificati (nessun problema)

– 3 moduli ancora da completare

• Nessun modulo retroffitato verrà testato su fascio

The combs with long pins are inserted here

Mother BoardSumming Board

G10 Board

Long Pins

Modified comb.It contains the

protection diode



17

ATLASprogramma di installazione

Task Name Start FinishUX 15 Hand-over 14 Apr '03 14 Apr '03PHASE 1: Infrastructure & Feet 29 Mar '03 23 Jun '04

Phase 1a: Infrastructure in UX15 29 Mar '03 23 Jun '04Phase 1b: ATLAS Bedplates & Feet 7 Nov '03 12 Dec '03

PHASE 2: Barrel Toroid & Barrel Calorimeter 15 Dec '03 18 Mar '05Phase 2a: Barrel Toroid 15 Dec '03 6 Jan '05

Phase 2b: Barrel Calorimeter 15 May '04 18 Mar '05PHASE 3: End-cap Calorimeter C & Muon Barrel 20 Oct '04 8 Jul '05

Phase 3a: Endcap Calorimeter C 25 Oct '04 8 Jul '05Phase 3b: Inner Detector Services 20 Oct '04 1 Jul '05Phase 3c: Muon Barrel 20 Oct '04 5 Jul '05

PHASE 4: End-cap Calorimeter A 28 Mar '05 29 Dec '05Phase 4a: Endcap Calorimeter A 28 Mar '05 29 Dec '05

PHASE 5:Big Wheels & Inner Detector 28 Jul '05 14 Feb '06Phase 5a: Big Wheels 28 Jul '05 19 Dec '05Phase 5b: Inner Detector 28 Jul '05 14 Feb '06

PHASE 6: Toroid End-Caps & Small Wheels 3 Oct '05 23 May '06Phase 6a: Endcap Toroid 3 Oct '05 27 Mar '06Phase 6b: Small Wheels & Toroid Shielding (JT) 15 Feb '06 2 May '06Phase 6c: End wall Chambers (EO) 29 Mar '06 23 May '06

PHASE 7: Beam Vacuum, Closing, Shielding 28 Mar '06 15 Nov '06Phase 7a: Completion of the Beam Vacuum 28 Mar '06 29 May '06Phase 7b: Magnet test & Shielding 24 May '06 28 Jun '06Global Commissioning 29 Jun '06 20 Sep '06Cosmic Tests 21 Sep '06 15 Nov '06ATLAS Ready For Beam 15 Nov '06 15 Nov '06

14 Apr UX 15 Hand-over

PHASE 1

323 days Phase 1a: Infrastructure in UX15

25 days Phase 1b: ATLAS Bedplates & Feet

PHASE 2

279 days Phase 2a: Barrel Toroid

220 days Phase 2b: Barrel Calorimeter

PHASE 3

184 days Phase 3a: Endcap Calorimeter C

183 days Phase 3b: Inner Detector Services

185 days Phase 3c: Muon Barrel

PHASE 4

198 days Phase 4a: Endcap Calorimeter A

PHASE 5

102 days Phase 5a: Big Wheels

143 days Phase 5b: Inner Detector

PHASE 6

125 days Phase 6a: Endcap Toroid

55 days Phase 6b: Small Wheels & Toroid Shielding (JT)

40 days Phase 6c: End wall Chambers (EO)

PHASE 7

43.5 days Phase 7a: Completion of the Beam Vacuum

26 days Phase 7b: Magnet test & Shielding

60 days Global Commissioning

40 days Cosmic Tests

15 Nov

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010



18

Attività a Milano• Hardware

– equipaggiamento/test elettrodi “B” calorimetro e.m. barrel

– produzione/test preamplificatori calorimetro e.m. (50% con BNL)

• Ricostruzione del segnale– trattamento segnali dal calorimetro e.m., calibrazione

• Test beam– analisi dati (qualità dei moduli, uniformità, …)

• Simulazioni di fisica / Studio di performances– studio di H0 (ricostruzione di , separazione /0 )– studio di A0 (ricostruzione di jet da leptoni ,

ricostruzione pTmiss)



19

B electrode testing: projected plan

337417

557

677

797

9171007

1127

1247

1367

1487

1607

1727

18471937

2057

2177

93 122173

215 257346

417520

609

735822

896

1015

1137

1295

14231485

497

0

500

1000

1500

2000

2500

Dec

-00

Jan

-01

Feb

-01

Mar

-01

Ap

r-01

May

-01

Jun

-01

Jul-

01

Au

g-0

1

Sep

-01

Oct

-01

No

v-01

Dec

-01

Jan

-02

Feb

-02

Mar

-02

Ap

r-02

May

-02

Jun

-02

Jul-

02

Au

g-0

2

Sep

-02

Oct

-02

month

tota

l tes

ted

an

d e

qu

ipp

ed

planned

shipped for stacking

B electrode test

1650

118

1532

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

19-F

eb-0

0

15-M

ar-0

0

9-A

pr-

00

4-M

ay-0

0

29-M

ay-0

0

23-J

un

-00

18-J

ul-

00

12-A

ug

-00

6-S

ep-0

0

1-O

ct-0

0

26-O

ct-0

0

20-N

ov-

00

15-D

ec-0

0

9-Ja

n-0

1

3-F

eb-0

1

28-F

eb-0

1

25-M

ar-0

1

19-A

pr-

01

14-M

ay-0

1

8-Ju

n-0

1

3-Ju

l-01

28-J

ul-

01

22-A

ug

-01

16-S

ep-0

1

11-O

ct-0

1

5-N

ov-

01

30-N

ov-

01

25-D

ec-0

1

19-J

an-0

2

13-F

eb-0

2

10-M

ar-0

2

4-A

pr-

02

29-A

pr-

02

24-M

ay-0

2

date of arrival

receivedrejectedaccepted

Test elettrodi “B”situazione al

30/4/2002

1650 elettrodi arrivati

1532 elettrodi accettati

118 elettrodi scartati

situazione al 30/4/2002

1485 elettrodi spediti

fine test per ottobre 2002



20

Fraction of repairs

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

19-F

eb-0

0

15-M

ar-0

0

9-A

pr-

00

4-M

ay-0

0

29-M

ay-0

0

23-J

un

-00

18-J

ul-

00

12-A

ug

-00

6-S

ep-0

0

1-O

ct-0

0

26-O

ct-0

0

20-N

ov-

00

15-D

ec-0

0

9-Ja

n-0

1

3-F

eb-0

1

28-F

eb-0

1

25-M

ar-0

1

19-A

pr-

01

14-M

ay-0

1

8-Ju

n-0

1

3-Ju

l-01

28-J

ul-

01

22-A

ug

-01

16-S

ep-0

1

11-O

ct-0

1

5-N

ov-

01

30-N

ov-

01

25-D

ec-0

1

19-J

an-0

2

13-F

eb-0

2

10-M

ar-0

2

4-A

pr-

02

29-A

pr-

02

24-M

ay-0

2

Date of arrival

frac

tio

n a

s a

fun

ctio

n o

f re

pai

rs

no repairs

1-5 repairs

6-20 repairs

21 or more repairs

% accepted electrode vs. date

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

15-M

ar-0

0

9-A

pr-

00

4-M

ay-0

0

29-M

ay-0

0

23-J

un

-00

18-J

ul-

00

12-A

ug

-00

6-S

ep-0

0

1-O

ct-0

0

26-O

ct-0

0

20-N

ov-

00

15-D

ec-0

0

9-Ja

n-0

1

3-F

eb-0

1

28-F

eb-0

1

25-M

ar-0

1

19-A

pr-

01

14-M

ay-0

1

8-Ju

n-0

1

3-Ju

l-01

28-J

ul-

01

22-A

ug

-01

16-S

ep-0

1

11-O

ct-0

1

5-N

ov-

01

30-N

ov-

01

25-D

ec-0

1

19-J

an-0

2

13-F

eb-0

2

10-M

ar-0

2

4-A

pr-

02

29-A

pr-

02

24-M

ay-0

2

date of arrival

Fra

cti

on

of

ac

ce

pte

d e

lec

tro

de

s

Test elettrodi “B”

frazione di elettrodi accettati

(fino al 30/4/2002)

numero di riparazioni

(fino al 30/4/2002)



21

0T Hybrid Production in Milano

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

5-Sep-2000 22-Nov-2000 23-Feb-2001 27-Apr-2001 29-Jun-2001 22-Oct-2001 13-Dec-2001 15-Mar-2002

Date

No

. of

4 c

h. h

ybri

ds

Received

Accepted

Produzione/test preamp's

Preamplificatori in tecnologia ibrida:Produzione completata all’inizio di Aprile 2002

accettati 24375

di cui ~ 1000 “spare”



22

Produzione/test premp's

Risultati test di qualita’ produzione massa

(campione finale di 50000 canali 50/1 mA)

Guadagno Peaking time (5%-100%) Equivalent Noise Current

Limiti di accettabilita’ imposti dalle specifiche del Technical Design Report



23

Ricostruzione del segnale

segnale di calibrazione (esponenzial

e)

segnale di ionizzazio

ne (triangolar

e)

segnali uscenti dallo

shaper:

“fisica” (ioniz.)

calibrazione

Il guadagno di ogni canale è calibrabile

elettronicamente, iniettando impulsi elettrici

noti con precisione

I segnali di fisica e di calibrazione

in uscita sono diversi, per

forma e normalizzazione:

• diverso il segnale iniettato

• diverso il punto di iniezione



24


A

• segnale bipolare: durata del lobo positivo ~125 ns

• segnale campionato ogni 25 ns:– normalmente 5 campionamenti Sk

stima di ampiezza A e tempo • Online: fit parabolico su 3 punti• “Optimal Filtering”: più preciso

– A = k akSk , A = k bkSk

– ak , bk ottimizzati per minimizzare rumore

– occorre conoscere forma e normalizzazione del segnale

• Segnale di calibrazione: OK• Segnale di fisica ???



25


“mock-up” del calorimetro e.m.

mother board

summing boardssumming boards

catena di cavi completa

(calibrazione+read-out)

iniettori del “segnale di

fisica”



26

mock-up: raffreddamento cavi

N2 liquido

impedenza cavi di calibrazione:

a caldo ~ 58

a freddo ~ 52

inoltre diminuisce skin-effect



27


misure sul “mock-up”

fisica

calibrazione

L-effect

rapporto picchi fisica/calibrazion

e ~0.2%/nH

induttanza L per diverse

celle



28

LC : frequenza risonante - TC : tempo di calibrazione

Possono essere ricavati dal segnale di calibrazione?

ampiezza del segnale

di fisica

optimal

filtering

segnale di fisica

campionato

forma e normalizzazione del segnale di fisica

funzione di

convoluzione

ampiezza del

segnale di calibrazion

e


optimal

filtering

segnale di

calibrazione

campionato

• LC

• TC

forma e normalizzazione del segnale di calibrazione

run di

rampa

run di

delay

?



29

Ricostruzione del segnalestrategia

• per misurare l’ampiezza del segnale occorre conoscerne la forma:

• segnale di calibrazione Voutcali(t)

– forma e normalizzazione note con precisione (run di “delay” e di “rampa”)

• segnale di “fisica” o di ionizzazione Voutphys(t)

– forma e normalizzazione ricavabili analiticamente da Voutcali(t) purché

siano noti i parametri • LC (frequenza risonante)

• TC (tempo caratteristico di calibrazione, ~360 ns)

• TD (tempo di deriva, ~450 ns)

• è possibile determinare LC , TC dallo studio di Voutcali(t)

• TD va misurato dal segnale di fisica o stimato con simulazioni



30


modello in frequenza - 1

( ) ( ) ( )out lineV I H 1

( ) ( )1

phys physline inj

line

j CI I

j L Zj C

1

( ) ( )1

cali caliline inj

line

j Lj C

I Ij L Z

j C

segnale di ionizzazione sulla linea:

segnale di calibrazione sulla linea:

funzione di trasferimento da corrente sulla lineaa tensione in uscita:

0 2

1 1( )

Dj Tphys physinj

D

eI I

j T

0( )1

cali cali Cinj

C

TI I

j T

il segnale di ionizzazione è triangolaree generato sulla capacità di detector:

il segnale di calibrazione è esponenzialee iniettato sulla Mother Board:



31


modello in frequenza - 2

0

2 20

1 1( ) 1

( ) 1

Dj Tphys physC Dout

cali caliout D C

j T j T eV I

V I LC T T

rapporto fra le ampiezze di segnalidi calibrazione (I0

cali, NOTA) e di ionizzazione (I0

phys, INCOGNITA)

forme d'onda(Vout

cal(t) MISURABILE con precisione, Vout

phys (t) campionata ogni 25 ns)

correzione delpunto di iniezione

(occorre conoscere LC)

correzione da triangoloa esponenziale

(dipende da TD, TC)

• indipendente dalla linea di read-out (Zline, H() )

• occorre conoscere: LC, TD, TC



32

T2 = LCminimizzazio

ne coda segnale

risposta a (t)•cos(t/T2)

funzione di

convoluzione U2(t;T2)

risposta a (t) (funzione-gradino)

T1 = TC

minimizzazione coda segnale

risposta a exp(-t/TC+t/T1)


calcolo di TC e LC

funzione di

convoluzione U1(t;T1)

risposta a segnale esponenziale I0

caliexp(-t/TC)



33


calcolo del parametro TC• Segnale di calibrazione esponenziale:

– Iinjcali(t)= I0

caliexp(-t/TC)

– tempo caratteristico di Voutcali (t) è TC

360 ns (oltre che altri tempi 10 ns)• Se iniettassi funzione-gradino (t) mi

aspetterei una coda più corta nel tempo

– definisco funzione U1(t;T1) tale che Iinj

cali(t)U1(t;TC)=(t)

– calcolo Voutstep(t)=Vout

cali(t)U1(t;T1)

– cerco valore di T1 che minimizza la coda (e.g. t>600 ns)

si ottiene stima di TC.

• in realtà la situazione è complicata dalla presenza di resistenze parassite altri parametri in più.

— Voutcali (risposta a esponenziale)

— Voutstep (risposta a gradino,

calcolata)

— Voutstep (risposta a gradino,

misurata)

— differenza



34


calcolo del parametro LC• Se iniettassi funzione-coseno

cos(t/LC) (frequenza risonante) tutto il segnale passerebbe per il ramo L-C

– definisco funzione U2(t;T2) tale che Iinj

step(t)U2(t;T2)= cos(t/T2)

– calcolo Voutcos(t)=Vout

step(t)U2(t;T2)

– cerco valore di T2 che minimizza la coda (e.g. t>400 ns)

si ottiene stima di LC.• anche qui la presenza di resistenze

parassite causa la presenza di un segnale residuo in uscita altro parametro

— Voutcali (risposta a

exp)

— Voutcos (risposta a cos,

calcolata)



35

canale

TC

calcolato misurato

canale

1/LC

(H

z)

la discrepanza è dovuta alla mother board

Ricostruzione del segnalecalcolo di TC e LC (sul mock-up)

TC = (43110) ns

segnale di calibrazione, misurato alla mother

boardTC calcolato (420 425

ns)



36


stato dell’arte, prospettive• i parametri elettrici sono determinabili dal segnale di calibrazione• analisi su dati dal “mock-up”:

– metodo provato con successo

– valori estratti di LC , TC compatibili con misure dirette

– predizione della forma del segnale di fisica (lavoro in corso...)

• analisi su dati dal test beam:– segnale di calibrazione misurato ogni ns per 800 ns (solo su poche celle)

– estrazione dei parametri LC , TC dà valori ragionevoli

• programma per test beam 2002:– misura del segnale di calibrazione per 800 ns su una vasta area

– calcolo di LC , TC e predizione forme d’onda

– calcolo coefficienti di “optimal filtering”, verifica sull’uniformità



37

Test su fascio situazione/programma

• “moduli-0” (prototipi “full-scale” barrel e endcap)– studiati diffusamente nel 1999-2000– risultati di prossima pubblicazione su NIM

• 4 moduli “di produzione” studiati su fascio nel 2001– 2 moduli “barrel” e 2 moduli “endcap”

• altri 3 moduli saranno studiati nel 2002:– 1 modulo “endcap” (27/5 12/6)– 2 moduli “barrel” (19/6 4/7 e 24/7 7/8)

• test beam combinati e.m.+had:– EMEC + HEC agosto 2002– EMB + TILECAL nel 2004



38

Test su fascio “modulo 0” barrel



39

Test su fascio “modulo 0” endcap



40

Test su fascioqualità dei moduli “di

produzione”Mod 13

(14 giorni, luglio 2001)• 98.8% canali OK (su 2409)

– problemi dovuti a cablatura nel setup del test beam

• esposto al fascio 55%– problemi di fascio SPS– alimentatore HV

instabile (modulo OK)

Mod 10(14 giorni, ottobre 2001)• 98.9% canali OK (su 3120)

– problemi dovuti a cablatura nel setup del test beam

• esposto al fascio 85%• 3 settori con HV su un solo

half-gap– problema nel

feedthrough (modulo OK)



41

Test su fascioproblema HV “dimezzato”

(M10)

Mod 10• un solo half-gap

alimentato in 3 settori

• fattore 2 inserito ad hoc non idoneo

• studi dettagliati in corso, su un settore “dimezzato” artificialmente



42

M13

M10

Test su fascio ostacolo sul fascio (M13)

profilo del fascio nelle camere (integrato su tutti i

run)

energia vs w.r.t. centro-cella (integrato su tutti i

run)



43

Test su fasciouniformità in energia

ricostruzione con “fit

parabolico”

ricostruzione con “optimal

filtering”

normalizzazione errata (effetto

induttanza)

normalizzazione errata (effetto

induttanza)

normalizzazione corretta

normalizzazione corretta

resta effetto leakage: E=2.5 GeV per [0;0.8]

Ebeam = 245 GeV



44

Test su fascio “ripesamento” di Presampler e

Back

profondità in unità di X0

Eopt = wkEk ; wk = pesi dei layers

minimizzazione analitica di Eopt/Eopt

peso del Presampler vs

peso del Back vs

confront

o

correzione pre-

shower

correzione leakage



45

• correzione dell'energia persa a monte del Presampler (preshowering) e a valle del Back (leakage longitudinale) applicando fattori correttivi wk alle misure dei 4 layers:

• i “pesi” wk si determinano minimizzando la risoluzione relativa:

• soluzione analitica:

viene fissato richiedendo che i “pesi” di Strips e Middle siano =1

Test su fascio “ripesamento” (dettagli

matematici) 4

1opt j j

j

E w E

,,

j k j kopt j k

optm m

m

w w CE

E w

1m mk k

k

w C

, ; Cov ;j j j k j kE C E E



46

Test su fasciouniformità in energia

ricostruzione con “optimal

filtering” E/E = 1.0%

transizione piombo

pendenza leakage

“optimal filtering” e

ripesamento E/E = 0.9%

leakage corretto

Ebeam = 245 GeV



47

Test su fascioriassunto, conclusioniMod 13

• esposto al fascio 55% del modulo

• ostacolo lungo il fascio– peggiore misura di

energia e di risoluzione• uniformità su tutto il modulo:

0.9%• uniformità per mother board

(8x8 celle): 0.5% 1.1%

Mod 10• esposto al fascio 85% del

modulo• HV su un solo half-gap in 3

settori– studiare fattore correttivo

• uniformità su tutto il modulo:

0.9%• uniformità per mother board

(8x8 celle): 0.4% 0.9%

risultati migliorabili ulteriori studi in corso (termine costante nominale =

0.7%)



48

Simulazioni di fisica, studio di performances

• studio di H0 – ricostruzione di , separazione /0

• studio di A0 – ricostruzione di jet da leptoni – ricostruzione pT

miss

• performances studiate estensivamente sul vecchio software ATRECON (in FORTRAN)– vd. “Detector and Physics Performance TDR - II” LHCC

99-15• in esame le performance del nuovo software ATHENA (in

C++)



49

Separazione /0

(Canale H0 )• separazione grazie alla granularità

molto fine in delle Strips:– presenza di un 2° massimo– larghezza dello sciame– energia fuori dal “core” dello

sciame...

• studi effettuati in passato con ATRECON:– vd. “Detector and Physics

Performance TDR - II” LHCC 99-15– efficienza sui = 90%– fattore di reiezione dei 0 3

• studi ripetuti con ATHENA:– efficienza e reiezione compatibili a

quelli ottenuti con ATRECON



50

separazione /0

(ET 2nd maximum)-(ET minimum)

(E7- E3)/E3

(ET 2nd maximum)

show

er

wid

th m

easu

red

in

stri

ps

show

er

wid

th m

easu

red

in

stri

ps

shower width measured in strips



51

Athena :Athena : <>=2.27 <>=2.27 RMS=1.1 RMS=1.1

Atrecon: Atrecon: <>=2.29<>=2.29 RMS=1.1 RMS=1.1







Athena =Athena =Atrecon=Atrecon=

• ricostruzione e identificazione basata sulle informazioni dai calorimetri e dall’inner detector:– “raggio” nel calorimetro

e.m.– isolamento nel calorimetro– larghezza nelle strips– numero di tracce cariche

associate• canale A0 : efficienza =

30%, reiezione di jets adronici ~2000

• confronto ATHENA / ATRECON

Jet da leptoni ricostruzione e identificazione



52

Momento trasverso mancante

ricostruzione e calibrazione• PT

miss quantità cruciale per studi di SUSY

• risoluzione di PTmiss cruciale per il

canale A0 (ricostruzione della massa)

• PTmiss ricostruito con tutte le celle del

calorimetro (incluse nei clusters ed esterne ai clusters)

• effetti importanti:– noise/pileup– zero-suppression nei calorimetri– calibrazione/intercalibrazione dei

calorimetri

bassa luminosità



53

Conclusioni• Impegni hardware contemplati nel CORE in fase

conclusiva– extra-costi = +20% (in CHF)

• Incremento di attività nei campi:– simulazioni di fisica / studio di performance– ricostruzione di segnale– test beam

• Possibili attività future:– test beam combinato EMB+TILECAL (+MU? +Tracker??)– sistema di monitoraggio temperatura nel criostato durante i

test di cool-down (e forse in ATLAS ?)– misura a freddo dei canali EMB con tecnica Time Domain

Reflectometry (TDR)– misure del noise coerente su Reference Crate



54

CostiCapitolo Contributo Milanoprevisto reale

(%) (kCHF) (kCHF)

Componenti, schede multi-layer, cavi 5.0 30 30

Test elettrici per elettrodi kapton 50.0 200 214

Produzione industriale elettrodi kapton 26.5 2464 3109

Contatti di massa 100.0 150 199

Logistica 25.0 50 50

Preamp’s a caldo per EM e FCAL 50.0 833 883

Totale 3727 4485

Documents

Frascati - 14 maggio 2002 Marcello Fanti, Univ. & INFN Milano 1 Calorimetro elettromagnetico ad Argon liquido dell'esperimento ATLAS stato attuale del