MIBELETTRONICA. 3 Luglio 2013

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1 MIBELETTRONICA 3 Luglio 2013

2 Chi c è (*) Andrea Baschirotto (parziale) Pr As (as.infn) Lorenzo Cassina Ass INFN, post Laurea Andrea Giachero (a tempo parziale) Ass CARIPLO (*) Marcello De Matteis Ass UNI (as.infn) Claudio Gotti Ass UE - LUCIFER Matteo Maino Ass INFN Gianluigi Pessina Dir Tec (*) Attività indipendenti Molto limitatamente: Alessandro Baù T Uni Andrea Passerini T Uni MIBelettronica

3 Collaborazioni MIBelettronica IASF Palermo - INAF (test beam con PMT); INFN Sezione di Ferrara (SuperB ed LHCb).

4 Di cosa ci occupiamo MIBelettronica Durante l anno trascorso ci siamo occupati di Gr.I: LHCb Gr.I: SuperB Gr.II: CUORE Gr.II: GERDA Gr.II: LUCIFER Gr.II: MARE Varie Didattica

5 Estensione dell attività di MibElettronica - INFN MIBelettronica Berkeley CERN = Fisica del neutrino Parigi = Fisica con acceleratori = in Definizione o terminata COMO 3xMIB 3xLNGS LNF

6 Gr.I: LHCb (I) MIBelettronica Attività di upgrade a 40 MHz del RICH a Milano: Studio e caratterizzazione PMT, fotomoltiplicatori, Hamamatsu in risposta al singolo fotone: S/R, Velocità, Cross-talk, Campo Magnetico, Invecchiamento, temperatura. Realizzazione FRONT-END Monolitico per fotomoltiplicatori e SiPM.

7 Gr.I: LHCb (II): PMT MIBelettronica I fotomoltiplicatori o PMT candidati alla lettura della luce Cherenkov del RICH rinnovato sono stati estensivamente caratterizzati, anche sotto fascio: Il setup: Questa foto è un pretesto per ringraziare Roberto Mazza e Stefano Banfi che hanno saputo interpretare le nostre esigenze. Questo grazie alla collaborazione con lo IASF di Palermo che ci ha supportato col loro sistema di acquisizione.

8 Gr.I: LHCb (III): PMT MIBelettronica

9 Gr.I: LHCb (IV): PMT MIBelettronica

10 Gr.I: LHCb (V): PMT MIBelettronica

11 Gr.I: LHCb (VI): PMT MIBelettronica Campo Magnetico Temperatura Cross-talk, S/N, etc Invecchiamento

12 Gr.I: LHCb (VII): FRONT-END MIBelettronica Il front-end, che abbiamo chiamato CLARO, è stato disegnato, realizzato, caratterizzato e validato in ambiente radioattivo. Prototipo di 4 canali in un singolo chip. IN (PMT pixel) Preamp Signal Discriminator Thresh Threshold +

13 Gr.I: LHCb (VIII): FRONT-END MIBelettronica Il front-end è stato disegnato, realizzato, caratterizzato e validato in ambiente radioattivo. CLARO con i SiPM CLARO con i PMT

14 Gr.I: LHCb (X): FRONT-END MIBelettronica Facility: Belgio, Louvain-la-Neuve Neutroni

15 Il CLARO è rimasto sostanzialmente immune ai neutroni fino a n/cm 2 (no SEUL e No SEU). Questa misura è stata possibile grazie alla collaborazione con la sezione INFN di Fe MIBelettronica

16 Gr.I: LHCb (IX): FRONT-END MIBelettronica Il front-end è stato disegnato, realizzato, caratterizzato e validato in ambiente radioattivo. Solo-4-numeri per il CLARO: Rumore 6 KelRMS; Peaking-time < 5 ns; Recovery time < 25 ns; Jitter < 8 psrms 4 Mel in, kel in (*)= vedere i desiderata

17 Gr.I: SuperB (I) MIBelettronica In SuperB siamo entrati solo nel suo ultimo anno di vita cercando di dare un contributo costruttivo. Lo abbiamo fatto affrontando il problema dell alimentazione in ambiente radioattivo ostile. Con il semplice approccio introdotto e validato si evita di dovere mettere alimentatori in ambiente ostile, con beneficio dei costi e sicurezza.

18 Gr.I: SuperB (II) MIBelettronica Sfruttando un semplice bilancio energetico è risultato possibile evitare il problema delle sovratensioni in caso di cortocircuiti accidentali in presenza di cavi lunghi: CLIMVMAX LcableI 2 2 short C LIM L cable I V short MAX 2

19 Gr.I: SuperB (II) MIBelettronica Con questo ci siamo conquistati il diritto di presenza nel TDR e descritto la parte riguardante la soluzione per la distribuzione della alimentazioni: lo 0.808% del TDR.

20 Gr.II: CUORE (I) MIBelettronica CUORE è un sistema complesso che ha richiesto e richiede molta cura sia nella fase di disegno che di validazione di tutte le parti. Che sono parecchie. L elettronica di CUORE è organizzata così: MIB: Progettazione e coordinamento; USC (Uni. South Carolina) industrializzazione; UCLA (Uni. Los Angeles) testing. Fonti finanziarie del progetto: NSF (Nat. Sc. Found., USA) e DOE (Dep. Of Ener., USA)

21 Gr.II: CUORE (II) MIBelettronica

22 Gr.II: CUORE (III) MIBelettronica Esempio: la scheda madre del front-end TOP BOTTOM Statistics: Connections: 3029 Etch Length (inches): cm Number of Vias: 2362 SMD pins with attached clines: 2918 Layout Statistics: Components: 1098 Pins: 4220

23 Gr.II: CUORE (IV) MIBelettronica Solo lo sviluppo del fw e della comunicazione della scheda madre ha richiesto l attività di 2 persone che non possiamo non ringraziare: Lorenzo Valentina

24 Gr.II: CUORE (IV) MIBelettronica Spettroscopia del sistema di connessione a bassa radioattività Caratterizzazione in vuoto delle connessioni ad alta impedenza Agilent DCA-x 86100D, 20 GHz BW

25 Gr.II: GERDA (I) MIBelettronica E stato sviluppato qui in MIB un front-end, il GEFRO, che necessita di solo del primo stadio composto di solo 2 elementi per soddisfare le esigenti necessità di radio-purezza.

26 Gr.II: GERDA (II) MIBelettronica Il circuito ha dato buoni risultati nelle misure svolte a MIB col BEGE (rivelatore al Ge di nuova generazione). Il front-end è stato quindi installato nel setup del LNGS di GERDA ma

27 MIBelettronica Gr.II: GERDA (III) qui i risultati sono stati discordanti e non perfettamente compatibili con quelli di MIB. Si è allora rinnovato la configurazione del circuito in modo da essere immuni alle limitazioni riscontrate al LNGS.

28 Gr.II: GERDA (IV) MIBelettronica La nuova veste rinnovata sembra risolvere le singolarità riscontrate al LNGS. Almeno nelle misure a MIB. Ora si è pronti per una nuova campagna di misure ai LNGS. Spettro di Hz rate Double site events

29 Cosa abbiamo prodotto nell ultimo anno Durante tutto il 2012, fino ad oggi, i membri efferenti il laboratorio sono risultati autori/co-autori di: 99 Pubblicazioni (di cui 2 TDR, SuperB e LHCb) (**) inoltre sono risultati Relatori/Correlatori di: 8 Tesi (di cui 1 di Dottorato) ed infine hanno prodotto didattica per: 31 Crediti (*) : 1. Lab. Ele. III anno (4 cfu); 2. Fro. Ele. Digitale III an. (8 cfu); (*) : A.Baschirotto e M.De Matteis Esclusi. (**) : consultabili su SKOPUS o: 3. Lab Ele. Digitale III an. (8 cfu); 4. Fro. Ele. Anal. I an. Mag. (6 cfu); 5. Lab. Ele. Anal. I an. Mag. (2 cfu); 6. Lab. Ele. Dig. Informatica (3 cfu). MIBelettronica

30 Cosa abbiamo acquisito nell ultimo anno MIBelettronica Oscilloscopio Rohde & Schwarz RTO-1044, 4 GHz BW, 20 GHz sampling. Con il supporto principale della Direzione.

31 Desiderata MIBelettronica Impulsatore ultra-veloce per misure di timing al ps (fino ad ora abbiamo un limite inferiore di 8 ps). Candidati: Agilent M81190 (5 GHz), 81180B (1.5 GHz) e Tektronix serie AWG7000 (da 3 GHz). I costi raddoppiano circa per ogni raddoppio della banda, partendo da circa 30 K per 700 MHz. Per stare sopra i 3 GHz la spesa si aggira poco sotto i 100 K.

32 Suddivisioni possibili per il 2014 MIBelettronica Esp FTE Andrea G Lorenzo C Claudio G Gianluigi P Matteo M Baschirotto A LHCb CUORE LUCIFER MARE GERDA Coordinamento Tot Andrea G Lorenzo C Claudio G Gianluigi P Matteo M Baschirotto A Assegnista (CARIPLO) Assegno post Laurea INFN Assegnista (UE LUCIFER) Dirigente tecnologo (INFN) Assegnista INFN Professore Associato