ALFA upgrade Vít Vorobel
Varianty ALFA upgrade Luminosita bez změny citlivé oblasti Výměna unaveného detektoru novým stejným Výměna scint. vlaken za radiačně stálejší zelená vlákna SiPM místo MAPMT (+ zelená vlákna) Si-strip detektor (=Totem, ale omezený) Difrakce změna citlivé oblasti Si-strip Scint. vlákna + SiPM (úspora prostoru oproti MAPMT) Čerenkov. detektor křemenná vlákna +? (MAPMT, SiPM,...). Zatím jsme nevymysleli, jak by mohl fungovat lépe než ALFA. Pixelové detektory nemáme, neumíme
Tvar citlivé oblasti Hokejka Všechny vrstvy stejné Pohyb jako nyní U vláken ztráta citlivosti hrany (staggering) Adjustace polohy vůči svazku jen vetrikální Nože (Tom) L, P strana nezávislý pohyb - složitější 2 různé typy vrstev Adjustace polohy vert. i horizont. Snadnější výroba jedné vrstvy Read-out? Read-out U V
Tvar citlivé oblasti Větrník(inspirace Noži) Oběť složitý pohyb, mrtvé zóny Zisk přístup blízko ke svazku, staggering nevadí, read-out nevyloučen, snadná výroba vrstvy. Read-out U V Tvary dojmy Nezávislý pohyb L,P strany (Nože, Větrník) 4 RP na stanici? Nelze použít stávající stanice. To už není upgrade ale nový projekt. Hokejka s horizontálním posuvem výzva. Nejrealističtější je Hokejka V U Read-out
Si-strip Šířka stripu 66µm (Totem) resp. 80µm (SCT) R 19 resp. 23µm jedné vrstvy. Staggering asi moc nezlepší (možná ano). Totem 5 U a 5 V vrstev (pro potlačení šumu?) Rozlišení Počet vrstev Radiační odolnost Scint. vlákna SiPM Alfa R 30µm celého det. Alfa 10 U a 10 V vrstev není špatně. Totem řeší rad. poškození Alfa vlákna jsou asi náchylnější guard-ringem. Nám guardring nikdo neudělá. Zelená vlákna jsou odolnější k poškození - není prokázáno (faktor 3?). Rad. odolnost SiPM není známa.
Si-strip Hybrid = support +Si-strip det.+ PCB osazená chipem. VME crate s read-out modulem Software Read-out Úroveň rozpracování Doležal, Kodyš (MFF) mají know-how, ochotni poradit. Vrba (FÚ) slíbil poskytnout a připravit (uříznout) detektor. Neumíme přibondovat detektor k PCB. Nemáme PCB (?), vyčítací chip, RO modul, VME crate. Hardware man-power Scint. vlákna SiPM Nutný předzesilovač pro každý kanál. Dále snad jako v Alfa. Existuje prototyp 4x4 vlákna typu Alfa, máme k němu RO elektroniku. Máme představu o testu. R&D je zahrnuto do projektu I3HP, není oficiálně považováno za Alfa-upgrade. Vorobel, Valkár, (Pěč?, Vrzal??, Palacký??)
SiPM+Alfa vlákna Prototyp #1 Prototyp #2 Set-up
Variace na Hokejku U V U V V U V U
Závěr Si-strip detektor Potřebný hardware nelze jednoduše koupit na trhu. Nemáme man-power s potřebným know-how. Nedokážeme v dohledné době situaci zlepšit. Žádost o podporu takového projektu není vhodná. V lepším případě bychom připravili projekt pro někoho jiného, v horším případě by byl projekt neproveditelný ostuda. Scint. vlákna +SiPM Projekt je rozpracován, podporu již má. Není jisté, zda je koncepce vhodná pro ALFA (rad. odolnost). Není jisté, zda lze rozšířit citlivou oblast (difrakce) nebo zůstat u původní geometrie (luminosita). Označení projektu za ALFA-upgrade je předčasné. Pixel DEP FET??
Backups
SiPM for scintillation fiber tracking V.Vorobel, S.Valkár, V.Pěč, J.Vrzal Charles University in Prague 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 11
Inspiration Detector ALFA for measurement with µrad precision scattering in very forward region of ATLAS at LHC ALFA = 20 layers with 64 scintillating fibres each (10 X- layers, 10 Y-layers), square fibre size - 0.5x0.5mm. Installed in Roman Pot Readout from fibres 24 MAPMT 8x8 chan. Ambition Substitute MAPMT by SiPM Reduce an electronics lower a price per channel Save a space in RP using more compact devices Increase number of fibres Acceptance extension to cover area of new physics interest. 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 12
First prototype Hamamatsu S10984-100P - array of 4 SiPMs, 100 pixels each 4 scintillating fibres, identical to ALFA Kuraray, 0.5 x 0.5 mm Preamplifier custom made, borrowed from JINR colleagues 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 13
1-st prototype results All 4 SiPM of the array behave similarly Operational voltage set 71.2V Single photon signals distinguished. Soldering avoided springs used instead log I [na] d(log I/nA ) / d(u/v) 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 14
Second prototype 1-st layer 4 fibres, U-direction 2-nd layer 3 fibres, V-direction 1 fibre in front of UV-plane. 8 fibres equipped with 2 arrays of 4 SiPM Preamplifier skipped, signal goes directly to a discriminator Tested with β-source 90 Sr/Y 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 15
2-nd prototype result Attempt to reconstruct position of a fibre relative to UVplane no success yet Signal is of order 10mV Low threshold discriminator could be a solution. 6.10.2011 V. Vorobel - GSI, SiPM workshop 16