COMPASS: stato del RICH-1

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1 COMPASS: stato del RICH-1 Si l vi a Dalla Torre INFN, Trieste un evento dall online event display d e l R I C H-1 H 1 di COMPASS

2 ancor a dall online display run di calibrazione (intensita fascio ridotta) 80 % C 4 F 10, 2050V, soglie elettronica a 3 σ run di fisica (intensita fascio nominale) 64 % C 4 F 10, 2000V, soglie elettronica a 3 σ / soglie elettronica a 2 σ (lo stesso evento)

3 dai run di calibrazione (fascio a bassa intensita ) σ photon = 1.4 mrad (progetto:0.8 mrad) spettro di massa <n fotoni/ring> = 14 CsI QE ~ disegno zoom π Κ p θ(mrad mrad) p( p(gev/c) /c) π Κ p

4 run di fisica spettri di massa run di calibrazione Κ senza tagli Θ traiettoria >40 mrad π Κ p immagine fotocatodi, eventi sovrapposti π Κ p

5 FISICA CON IL RICH-1 solo combinatorio 1 Κ identificato 2 Κ identificati

6 RUN 2001 RICH-1 completamente equipaggiato Photon detectors (PD) : 5.3 m 2 di MWPCs con fotocatodi a CsI, 84,000 canali di read-out analogico VUV mirror wall, 21 m 2,116 specchi

7 RUN 2002 RICH-1 completamento hardware Tubicini acqua in depressione piastre Cu Sistema di raffreddamento dell elettronica: cornici fotorivelatori: T= 22 o+/- 1o Circolazione veloce del gas radiatore (~50 m3 / h): PLC Distribuzione acqua Catania, Catania, 17 settembre 2002 omogeneita T gas: T< 0.2o

8 RICH-1 rumore elettronico <noise> = 2100 e - rinforzando le connessioni di massa fra le carte di Front-End e le cornici dei fotocatodi (facendo uso delle piastre di raffreddamento) Setup for anode wire alignment and soldering <noise> = 1100 e - Pad sotto le griglia meccanica di rinforzo dei fotocatodi

9 RICH-1 FOTORIVELATORI (PD) instabilita elettrica dei PD alla intensita di fascio nominale (stabili a intensita minore oppure a HV V minore dell ottimale) Run 2001: 2 PD (su( 8) OK Inverno : 02: identificazione del problema: difetti locali dei fili sostituzione parziale (fino a ~ 30%) dei fili su 4 piani anodici 2 piani anodici completamente rifatti (filo LUMAMETALL Run 2002: 5 PD (su( 8) OK OSRAM) piano rettificato equipaggiato per la tessitura ed il controllo dei fili anodici Montaggio dei fotocatodi in camera a guanti difetto sul filo, diametro 20 µm PD mountati sul RICH

10 RICH-1 GAS RADIATORE TRASPARENZA E PRE-CLEANING C4F10 pre-cleaning in fase liquida filtro: catalizzatore Cu perdite: : 7%-50% Trasmissione attraverso 5 m di gas, 1bar C4F10 pre-cleaning in fase gassosa filtro: : C attivo e 13X (poi 5A) + ossigeno rimosso per distillazione - perdite: : 20% monitoraggio in linea della trasmissione della luce VUV misurata attraverso 5 cm di liquido (~ 7 m of gas, 1 bar)

11 RICH-1 GAS RADIATORE NEL RIVELATORE 1/7/02 1/9/02 principali fughe individuate e curate aggiunta di C4F10 incidente: black-up + alimentatori Diesel non in funzione

12 RICH-1 PARETE SPECCHI 2000 = ALL ALLUMINATURA la riflettanza di 2 specchi campione misurata dopo 1 e dopo 2 anni di permanenza nel vessel: valori stabili al di sopra di 165 nm reflectivity reflectivity wave length mirror n. 2 mirror n. 5 wave length

13 RICH-1 PARETE SPECCHI verifica allineamento angolare specchi: disallineamenti fino a 1.5 mrad, correlati in posizione (deformazione globale della struttura, dovuta alla temperatura?) nuove verifiche, necessita del monitoraggio in linea dell allineamento specchi inferiori specchi superiori disallineamento orizzontale disallineamento verticale disallineamento orizzontale disallineamento verticale

14 COMPASS RICH -2 IDEE GUIDA: parametri fondamentali come nel proposal (accettanza, dimensioni,, n, π/κ sep. fino a 120 GeV/c) fotorivelatori nel visibile e UV prossimo (λ > 200 nm) (si ricordi: CsI: λ < 200 nm) PER MANTENERE LA RISOLUZIONE: σ fotone,spaz * n ~ cost PM multianodo HAMAMATSU H , 16 canali,uv glass (gia usati in COMPASS, SciFi,, 100 unita ) valutata (per confronto) l ipotesi alternativa: : DEP, HPD PP0380, focalizzato

15 VANTAGGI DEI FOTORIVELATORI PM MULTIANODO segnale veloce (FWHM: ~ 10 nsec) FAST RICH fondo fisico ridotto gran numero di fotoni per anello maggior efficienza del pattern recognition rivelazione di fotoni nel visibile e UV prossimo richieste meno stringenti per: riflettanza specchi trasparenza gas rivelatori robusti manutenzione facile

16 GEOMETRIA DEL FOTORIVELATORE PM fotocatodo lente di quarzo fotone 1120 PM per 2.8 m 2, canali di elettronica digitale passo efficace: : ~11 mm 50 mm 30 mm 18 mm

17 RICH-2 ATTIVITA PROTOTIPI 2002 produzione & caratterizzazione lenti (silice fuso) singole accoppiamento lenti di silice fuso-mapm (Hamamatsu H , UV glass,16 canali) test ed allestimentomodulo HV (CAEN A1932AN per r SY1527) 2003 costruzione e test di un pannello di fotorivelatori: - 25 mapm - 25 lenti silice fuso - pannello meccanico - sistema SY1527

18 IL BILANCIO DI C 4 F 10 C4F10 acquistato: : 2430 kg Gas pulito usato: riempimento kg recupero kg filtri kg perdite sistema kg riempimento kg recupero kg filtri kg perdite sistema kg a fine run 1000 kg (aspettazione) kg MATERIALE GREZZO 2240 kg perso in incidenti connettore rotto 70 kg surriscaldamento lab 50 kg connettore difettoso 30 kg kg bilancio 2240 kg 150 kg kg C4F10 necessario,, per 1y: riempimento 50 kg recupero 50 kg filtri (6) 60 kg perdite fisiologiche 200 kg kg MATERIALE GREZZO 420 kg

19 Dal numero di fotoni nei run di calibrazione PROPOSAL RUN DI CALIBRAZIONE fotoni visti/anello (β=1) V, soglie 4*σ) Superficie specchi 100% 95% reflettanza specchi dalla letteratura ~5% inferiore superficie attiva 95% 78% eff. rivelaz. fotoe.. sing. 90% DF =? trasmissione gas solo 5ppm O 2 5ppm H 2 O ~10% inferiore (n - 1) * (20% meno fotoni) Trasmissione quarzo dalla letteratura come previsto CsI QE efficace da RD26 (1- QE)/ QE)/ QE QE =? DA QUANTO SOPRA DF * (1- QE)/ QE)/ QE QE = 85 % per fascio nominale,, 2000V, soglie 3*σ, assumendo (1- QE)/ QE)/ QE QE = 1 DF = 70%

20 RICH-1 READ-OUT analogic read-out system, 84,000 channels with local intelligence (DSP, FPGA in FE BORA board) working dead time: : limited to 500 ns / event up to trigger rates of 75 KHz average noise level: ~ 2000 e -, non homogeneous (2001) reinforced ground lines (2002), expected noise level: ~ 1100 e - Front End BORA boards mounted on photon detector PC resident control board DOLINA

21 RICH-1 RADIATOR GAS, 2002 MATERIAL new C 4 F 10 delivery, 570 Kg better quality, polluting contamination: mainly water new pre-cleaning installation: 1.00 cleaning in gas phase transmission (gas, 5m) C4F10 "Big bottle" WaveLength (nm) raw material

22 C 4 F 10 BALANCE C4F10 bought: 2430 kg clean gas used: filling 2001 emptying 2001 cartridge kg 25 kg 20 kg system losses kg filling 2002 emptying 2002 cartridge 2002 system losses 2002 end 2002 run (expected) 70 kg 50 kg 40 kg 420 kg 1000 kg kg RAW MATERIAL 2240 kg lost in accidents broken gas connector 70 kg over heat in clean. Lab 50 kg leaking conn.. filling 30 kg kg balance 2240 kg 150 kg kg C4F10 needed, for 1y: filling 50 kg emptying 50 kg cartridges (6) 60 kg physiological leaks 200 kg total clean gas 210 kg RAW MATERIAL 260 kg

23 FROM THE NUMBER OF PHOTONS IN CALIBRATION RUNS PROPOSAL CALIBR. RUNS n. detect. ph.s/ring (β=1)( V, thr.. 4*σ) mirror surface 100% 95% mirror reflectance from literature ~5% lower active surface 95% 78% single photoe.. detect. eff. 90% DF =? gas transmission only 5ppm O 2 5ppm H 2 O ~10% lower (n - 1) * (20% less photons) quartz transmission from literature as foreseen effective CsI QE from RD26 (1- QE)/ QE)/ QE QE =? FROM THESE FIGURES DF * (1- QE)/ QE)/ QE QE = 85 % for nominal beam intensity, 2000V, thr.. 3*σ, assuming (1- QE)/ QE)/ QE QE = 1 DF = 70%

24 β = 1 all PDs,, image of superimposed events RICH DATA Θ photon Θ ring number of photons per ring: expected for nominal HV & noise level: ~18 angular spectra for reconstructed Rings (signal and uncorrelated) all β all β typical ring image Θ ring