Stan prac nad trygerem RPC dla LHC (i przegląd projektu CMS)

Seminarium FWE, 17 października 2008

Marcin Konecki

Stan prac nad trygerem RPC dla LHC(i przegląd projektu CMS)

• Stan prac nad instalacją detektora CMS• RPC w systemie wyzwalania detektora CMS• Pierwsze dane z LHC

Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW-2/50-

CMS (Compact Muon Solenoid)

TK

ECAL:EB, EE

HCAL: HB, HE

HF

MB, RB

ME, RE


Czerwiec 2006 przed MTCC

13.10.2006 „CMS rok przed pierwszymi zderzeniami w LHC”


ROK 2007


Detektor CMS DZIŚ


Montaż rury wiązki

Maj, Czerwiec 2008


Montaż detektora mozaikowego

Lipiec 2008


Instalacja denek ECALa

Lipiec 2008


Zamknięcie CMS

Sierpień 2008


Podnoszenie HF

Sierpień 2008


Detektor zamknięty (09.2008)


Działanie detektora

• Wszystkie podstawowe składniki detektora działają- cewka- tracker (pixel,strip)- kalorymetry (ECAL,HCAL)- komory mionowe (CSC,DT,RPC)

• Ciągle niegotowe są: preshower, RPCE-, CASTOR


Testy integracyjne detektora 2007/8

• GRES (wrzesień 07), GREN (paźdz., grudz.’07)

• GRUM (marzec)

• CR0T Cruzet1 (maj)

• Cruzet2,3,4 (czerwiec, lipiec, sierpień)

• 10x MWGR

• Global Run (8-10 paźdz.)!

• CRAFT1 (13-27 paźdz.),CRAFT2 (3-17 listopada.)


Cruzet3

Cruzet4

Cruzet2

Cruzet1

September 10


Chang Liu, Apr 22, 2023

15

Nice Cosmic Muons

pT =1.6 TeV?!!pT =6.19 GeV pT =16.4 GeV

Shower in first muon

station


Chang Liu, Apr 22, 2023 16

Global Cosmic MuonsA short run with tracker and magnetic field (3T)

pT =73 GeV


RPC w systemie wyzwalania CMS


Trigger System

record

reject

Evaluates the data of every event

and decides whether

record the event data to the mass storage

or reject it


Tryger dla LHC – idea CMS

Przypadki zaakceptowane przez stopień pierwszy systemu wyzwalania (LV1, dedykowany, programowalny hardware) kierowane są do zespołu procesorów CPU, gdzie podejmowana jest ostateczna decyzja trygera wyższego stopnia (HLT) o odrzuceniu lub . zapamiętaniu przypadku.

Max HLT input: 100kHzMax HLT output: O(100Hz)Selekcja rzędu 1do 1013


Overview of Level 1 Trigger

Trigger subsystemssearch for trigger objects,rank them and sort

Applies thresholds, depending on trigger objects localization and coincidence


RPC - Resistive Plate Chambers

Gaseous, fast detectors, optimized for muons measurements

• Gas gap thickness: 2 mm

• Readout Strips: pitch: 0.5 – 4 cm, length: 20 -130 cm

• High Voltage ~ 9.5 kV

• Gas mixture: 96.2% C2H2F4, 3.5% isoC4H10, 0.3% SF6

• Time resolution ~ 1 ns

• Efficiency > 95% @ 1kHz/cm2

• Chamber noise < 5 Hz/cm2

readout strips

bakeliteHV

HV

-

-

+

+

isolator

graphite


Counting roomDetector

RPC PAC Muon Trigger overview

FEBFEB

FEB

Trigger Board

PAC

PAC

PAC

Resistive Plate ChambersUp to 6 layers of detectors.

FEB

FEB

FEB

Control & diagnostic

Ghost Buster & Sorters

RMB

To the Global Muon Trigger

SYNCH. &

LDMUX

Link BoardLink BoardLink Board

Synchronization Unit & LMUX

Optic Links 90 m @ 1.6 GHz

1732 fibers

LVDS cables

To DAQ

GB

&

Sorter

Data Concentrator

Card

1640 Link Boards in 136 Boxes,

Steered by Control Boards

108 Trigger Boardsin 12 Trigger Crates


Serce systemu: Trigger Board

kasety trygera RPC

RMBGBPAC (tryger)wyjście danych wejscie danych


System complexity

2 000 chambers of different shapes

165 000 strips – 1 bit electronic channels

~15 types of electronic boards

~2 000 pieces of electronic boards

Synchronous system, working @ 40 MHzMost boards programmableMost boards controlled by computers Kilometers of cables (electrical and optical)


PAC Tryger – zasada działania (I)

cewka4 T

-1.8 T

stacjemionowe

żelazo

Tor mionu w detektorze CMSW obszarze wewnętrznym cewki panuje pole magnetyczne o indukcji 4 Tesle, powodujące zakrzywienie torów cząstek naładowanych.W obszarze zewnętrznym pole o wartości 1.8 Tesli jest skierowane przeciwnie powodując gięcie torów w przeciwną stronę.

• Promień krzywizny toru mionu zależny jest od jego pędu. • Znaczny rozrzut torów o takim samym pędzie spowodowany jest przez proces rozpraszania wielokrotnego oraz fluktuacje strat energii. Miony o niskich pędach zatrzymywane są w żelazie.


PAC Tryger – zasada działania (II)

QLTY

QLTY

QLTY

QLTY

QLTY

Wysokoenergetyczny

MION (5/6)

Mion przechodząc przez komory RPC znajdujące się w stacjach mionowych powoduje zapalenie pasków (stripów) komory.

PACT – znajduje koincydencje zapalonych pasków w różnych płaszczyznach. Układ przestrzenny zapaleń porównywany jest ze wzorcem umożliwiając określenie pędu mionu.

Pożądane cechy trygera:Czystość:np. wymaganie zapaleń pasków we wszystkich możliwych płaszczyznach

Maksymalna efektywnośćakceptacja przypadków z brakiem zapalonych pasków;niskoenergetyczne „nietypowe” miony często rozpoznawane jakowysokoenergetyczne.

Opracowano różne algorytmy dla trygera PAC (baseline, memory improved) oraz różne wzorce. Ich użycie uwarunkowane wymaganiami doświadczalnymi i parametrami komór.

Niskoenergetyczny

MION (6/6), mało prawdopodobny ze względu na rozpraszanie wielokrotne


Uruchamianie trygera RPC


Działanie detektora RPC


Niepokojące rozkłady w liczbie trafień (digi)


Rezultaty synchronizacji

bx bxR

MS

of

bx d

ist

contributionfrom noisy links

Box size proprional tono of linkswith

noisy links

Data synchronisation wrt RPC trigger Data synchronisation wrt RPC trigger

OK OK

Noise Noise

EndcaEndca

ppBarrelBarrel

Require Require

revierevie

ww

• Current understanding of noisy links:

detector or faults in FEB/LB power supplies


Status

Zainstalowane i uruchomione zostały wszystkie kasetySprawdzona została poprawność wszystkich połączeń optycznych

Chwilowe problemy z kilkoma zasilaczami, HSB, backplane


RPC trigger wrt DT

RPC bx

DT

bx


Trigger from OTHER craterequired.

TC8

TC5

Δ BX= 0 1

Tri

gger

tow

er


Typical example of run


Typical histograms from LB mon.


Open issue – sticky hits

Story: observed large fluctuation of RPC trigger rate. Triggers come from W+1. Reason: „noise” is present (readout) at the same strips (trigger by trigger) so PACT generates trigger in spike. Need to understand a source of bad input data but it is not „trigger feature”.


Spikes in rate during magnet ramping


Szum w czasie włączania pola (1T)


Pierwsze próby z LHC


First Beams

After almost 20 years of design and construction CMS started taking data with LHC beams.

Sun/Mon, 7-8 Sept. Single shots of Beam 1 (clockwise via ALICE) onto collimator 150m upstream of CMS, ~ 1 hour Large CSC events require CSC FEDs to be taken out of readout… (later solved, and CSCs go to reduced HV for subsequent dumps) Allows synchronization of BPTX trigger (good prep for Wed.)

Tues, 9-Sept 20 shots of Beam 1 onto collimator 150m upstream of CMS

Wed., 10 Sept. Nice splash events observed when beam onto collimators (as before), 100-1000 TeV observed in ECAL-HCAL Halo muons observed once beam started passing through CMS

First beams….


10 września 2008

• Achieved– Beam 1 injected IP2

– Threaded around the machine in 1h

– Trajectory steering gave 2 or 3 turns

– Beam 2 injected IP8

– Threaded around the machine in 1h30

– Trajectory steering gave 2 or 3 turns

– Q and Q’ trims gave a few hundred turns


Beam Pickup (ch1) CMS Beam Condition Monitors (ch 3, 4)

Beam Pickup BPTX


Halo Muons in CSCs and HB


Beam shots (19.09) in RPC data

Event number

RP

C d

igis

RUN 63198


BX in beam shots

BX id


Beam shots (ev. 3660)

shot

BX-3

BX= -3BX= -2

On the top of above activity visiable in next BX’es.

BARREL BARRELE

ND

CA

P

EN

DC

AP

c·25ns=7.5m


Podsumowanie

• LHC po latach przygotowań zaczyna działać.

• Tryger RPC działaKonieczna poprawa jakości danych z detektoraCzeka nas uruchomienie drugiego endcapu.

• Kierunek – fizyka

Stan prac nad trygerem RPC dla LHC (i przegląd projektu CMS)

Documents

Transcript of Stan prac nad trygerem RPC dla LHC (i przegląd projektu CMS)