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ITK R&D mechanics , cooling , services

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ITK R&D mechanics , cooling , services. Teddy Todorov pour les equipes du CPPM, LPNHE et LAPP 15/10/2013. Etat actuel. LAPP: Alpine pixel detector concept CPPM: IBL-like pixel barrel LPNHE: material budget CAD tool. Alpine pixel proposal. Proposition de detecteur pixel complet

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Presentation Transcript
itk r d mechanics cooling services

ITK R&D mechanics, cooling, services

Teddy Todorov pour les equipes du CPPM, LPNHE et LAPP

15/10/2013

etat actuel
Etatactuel
  • LAPP: Alpine pixel detector concept
  • CPPM: IBL-like pixel barrel
  • LPNHE: material budget CAD tool
alpine pixel proposal
Alpine pixel proposal
  • Proposition de detecteur pixel complet
  • baséesur la structure de l’échelle alpine
  • systeme de support
  • services
  • Cartesd’interface
  • Connectique
  • Scenarios d’installation et maintenance
etapes du projet pixel alpin
Etapes du projet “pixel Alpin”
  • Principe de refroidissement de l’échelle Alpine validé
  • Prototypes thermo-mécaniques de tailleréelle (1m) (fin 2013-debut 2014)
  • Optimisations de la structure en masse – rigidité – performances thermiques (fin 2013 – 2014 - 2015)
  • Connexion électrique des modules surl’échelle (stave flex) (fin 2013 – 2014 - 2015)
  • Echelleéquipée de modules pixel, test complet (2014 – 2015)
  • Cartesd’interface (???)
  • Structure globale (2014-2015)
  • Simulations de physique (fin 2013 – 2014 – 2015)
  • But: êtrepret pour le TDR pixel upgrade (2016)
stave prototypes
Stave prototypes
  • Fabrication des prototypes par l’université de Wuppertal et IVW
    • Excellent savoir-faire
    • Delaisimportants
    • Recherched’alternatives?
flex prototypes
Flex prototypes
  • Design commencé au LAPP
  • Premiers contacts avec les fabricants
echelle quip de modules pixel
Echelleéquipé de modules pixel
  • Sensors “Alpins” soumis par Dortmund
    • “spontanement”, apparemment le LAPP n’aura pas à payer!
  • Procurement de FEI4 – à faire, en ésperantqu’il en reste!
  • Module flex pour les “montagnes”
    • Pourraitetre fait par le Module WG
  • Connections module-stave flex
    • On étudieune solution avec des micro-connecteurs
      • Pas de wire bonding
  • DAQ – prévu pour 2014 (budget…)
  • Manpower – post-doc ENIGMASS (debut 2014)
extention of the tracking to eta 4 x the future very forward alpine layout
Extention of the tracking to eta=4.x – the future?Very Forward Alpine layout
  • Must rethink services completely
  • More services at low eta, even in the barrel
  • Low mass in the very forward (eta > 3)

PST

2%

Services

PIB 5%

2%

0.2%

0.2%

avant propos cppm
Avant propos (CPPM)
  • Au CPPM le démarrage des études et prototypage est fortement dépendant du projet IBL
  • En 2013-2014 nous souhaitons nous investir dans:
    • des R&D sur des structure type IBL ou Alice dans le cadre des paramètres définis par le LOI
    • le démarrage de l’activité « module loading » dans la continuité de l’expertise acquise sur Atlas/Pixel
  • 2015 sera consacré a la finalisation de l’étude des performance et de l’architecture globale du détecteur en préparation du TDR
d veloppements
Développements
  • La collaboration existante sur IBL entre les laboratoires de l’in2p3 se prolongera aux activités SlHC. Les travaux menés sur les différents prototypes seront complémentaires sur de nombreux points.
  • Cette collaboration devrait s’étendre à l’Allemagne, l’Italie et la Suisse pour renforcer nos moyens humains et financiers
  • Les principales grandes lignes de développements sont les suivantes
    • Optimisation de la matière (Alpine ou IBL Like):
      • Mousse de carbone identique a IBL des densité plus faibles sont disponibles  estimation du gain de X0 en fonction des baisses de performances
      • Composites carbonés  études de performances (des prepreg moins chargés en fibres sont disponibles et déjà a l’étude au LBNL), prix et disponibilité (pour les matières composites cette question est essentielle
      • Tubes Titane optimisation des dimensions (en fonction du liquide de refroidissement utilisé) et des épaisseurs de parois (développement en parallèle des techniques de brasures ou de soudure).
    • Optimisation de la géométrie (c’est l’objectif du « Alice like » transposable a la proposition Alpine):
      • Evidement de la mousse et des renforts en composites
      • Retrait de la colle entre le tube et la mousse (un contact direct est possible les performances sont a évaluer) les gains en X0 serait important
      • Augmentation de l’inertie des structures pour un gain de stabilité a matière constante
      • Encapsulation des services type 0
      • Optimisation du layout pour un gain de matière par une optimisation du nombre de modules et de staves
    • Optimisation des processus de fabrication:
      • Nous travaillons actuellement avec la société Allemande IVW en collaboration avec le laboratoire Wuppertal, nous devrions élargir notre horizon en élargissant notre réseau de fournisseurs en composites
      • Il y a un effort important a réaliser sur la qualité des méthodes de fabrication (le rendement s’effondre avec l’allègement des structures (60% de rendement sur IBL pour des « Staves » deux fois plus légères que « Pixel »)
      • Analyse de risque pour palier aux problèmes récurrents de ce type de structures (délaminationdes couches composites, uniformité des précisions requises …)
      • Développement du « Module loading » avec objectif de monter une grande quantité de structure (automatisation)
d veloppements1
Développements
  • Parallèlement a ces activités l’architecture globale du détecteur devra être définie (mais pas forcément prototypé dans l’immédiat):
    • Méthode d’intégration des « staves » pour former un barrel (définition des fixations)
    • Méthode de montage et d insertion
    • Intégration des services
  • Tous ces processus devront intégrer la possibilité de réparer et remplacer des éléments:
    • Remplacer/réparer un module sur une stave
    • Remplacer/réparer une stave dans une couche du détecteur
    • Remplacer/réparer des services
conclusions
Conclusions
  • Les étudesthèrmo-mécaniquesproposées sont communes aux développements d’un concept Alpine ou IBL
  • Les moyens (usinages, tests ou mesures), les compétences (simulations éléments finis ou X/X0) seront partagées entre les laboratoires
  • Une collaboration doit être mise en place pour partager et mutualiser nos travaux.