CALICE: Calorimeter for a
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CALICE: Calorimeter for a Linear Collider Experiment. E xperimentelle T eilchen - und A stroteilchen - P hysik. Bruno Bauß , Volker Büscher , Reinhold Degele , Lucia Masetti , Ulrich Schäfer , Rouven Spreckels , Stefan Tapprogge , Rainer Wanke , André Welker.

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CALICE- AHCAL - Entwicklung in Mainz

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Presentation Transcript


Calice ahcal entwicklung in mainz

CALICE: Calorimeter for a

Linear Collider Experiment

Experimentelle

Teilchen- und

Astroteilchen-

Physik

Bruno Bauß, Volker Büscher, Reinhold Degele, Lucia Masetti, Ulrich Schäfer, RouvenSpreckels, Stefan Tapprogge, Rainer Wanke, André Welker

International Linear Collider (ILC)

International Linear Detector (ILD)

6990

Der International Linear Collider ist ein geplanter -Kollider, der Schwerpunktsenergien von bis zu 500 GeV erreichen wird, er wird bis zu 1 TeV ausbaubar sein.

Yoke

Dimensionen:

Höhe:14 m

Länge: 20 m

Auslesekanäle: 109

Yoke

HCAL

4190

Coil + Cryostat

3330

HCAL

2020

ECAL

HCAL

1808

ECAL

TPC

Bildquelle: ilcild.org

329

Bildquelle: www.linearcollider.org

ILD

2348

6422

0

2622

3922

4072

¼-Ausschnitt des Detektors

Angaben in [mm]

ILD 3D Schema

Komponenten:

Beam

Kavität

Beam

Daten:

Ziele:

Suche nach neuer Physik, sowie Vermessung bekannter Teilchen mit derzeit unerreichbarer Genauigkeit:

Higgs-Boson, Supersymmetrie, Dunkle Materie,

Extra Dimensionen, Top-Quarkereignisse

Hochauflösendes Hadronkalorimeter zur Präzisionsmessung von Jets: Teilchenflussalgorithmus („Particle-Flow“) erfordert extrem hohe Granularität  Kanäle

Forschung & Entwicklung zu Kalorimetern für ILC:Die CALICE Kollaboration mit mehr als 337 Physiker/Ingenieure aus 53 Instituten und 17 Ländern arbeiten auf 4 Kontinenten (Afrika, Amerika, Asien und Europa) an verschiedenen Designs der elektromagnetischen und hadronischen Kalorimeter für die Detektoren des ILC.

CALICE-AHCAL-Entwicklung in Mainz

  • CALICE-Readout-System

  • Herausforderung:

  • Verarbeitung einer hohen Datenmenge

  • von Auslesekanälen über HDMI und optische Links

  • im gesamten Detektorsystem muss ein synchroner Takt vorliegen

  • Aktuelle Auslesekette:

  • Testaufbaudes AHCAL

  • Readout-Systems

  • Aufgaben:

  • Hardwaredesign mit neuesten Kintex 7

  • FPGAs

  • Verbesserung der Datenverarbeitung

  • durch eine sehr gute Softwarestruktur

  • Konfiguration und Kalibration der gesamten Testbench

  • ErsteHadronenschauer

Analoges hadronisches Kalorimeter (AHCAL)

AHCAL -Segment:

SiPM: Multipixel-Photodiode

Auslese mit SiPM

216 Ziegel pro Ebene

LDA aktuell

Wing-LDA für

den HCAL Kanal

40kΩ

100MΩ

0.1pF

2.4pF

0.2pF

1.2pF

0.4pF

0.6pF

0.8pF

in

12kΩ

4kΩ

24pF

10pF

10kΩ

50Ω

12pF

8pF

4pF

2pF

1pF

6pF

3pF

Bildquelle: twiki.cern.ch

Variable Gain Charge Preamplifier

Variable Shaper CR-RC²

HDMI

Fiber/RJ45

Versorgungselektronik

Datennahme und Digitalisierung

HCAL Base Unit (HBU) 144ch

mit 4 SPIROC2-ASICS

HDMI

Elektronik: Signalverarbeitung

USB

DAQ Interface Board

DIF, CALIB, POWER

Kabelkanal

des HCAL

Absorber Struktur

Kabelkanal

des ECAL

  • Funktionsweise

  • DIF = Detektorinterface

  • sendet Detektordaten an

  • LDA = Link Data Aggregator

  • Das Mainzer LDA sammelt Daten mehrerer Detektoreinheiten

    • optisch oder elektrischer

    • Ethernet-Link zum

  • ODR= Off-Detector Receiver

  • Daten werden auf einem PC gespeichert

  • CCC= ClockandControl Card

  • Das Mainzer CCC sorgt für den synchronen Takt im gesamten Detektor

    • Hadronschauer: detektiert durch

    • 144 SiPM in einer HCAL Base Unit (HBU) weitergeleitet anDIF

    • Leistungsaufnahme: nur P= 40 Kühlstruktur zwischen Lagen entfällt

    • genauere Detektionsrate

    • Beiträge der Mainzer CALICE-Gruppe:

    • Entwicklung des neuen CCC mit erhöhter Ausfallsicherheit

    • Entwicklung des neuen Wing-LDAs

    • hardware- und softwareseitig, für weniger Leitungsmaterial im Detektorbereich

    • Weiterentwicklung mit SiPM für reduzierte Leistungsaufnahme bzw. erhöhter Granularität

    Projekte in Mainz

    3 x 3 cm²

    Szintillatorkachel

    mit SiPM

    Rekonstruktion zweier hadronischer Schauer im Testbeam am DESY (Hamburg) im HCAL-Prototyp

    SiPM

    http://www.etap.physik.uni-mainz.de/calice

    https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CALICE


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