1 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre 2005 - Angelo Scribano TOTEM – settembre 2005 TOTEM – settembre 2005 Penn State University Pennsylvania, USA University of Siena and Sezione INFN di Pisa Siena and Pisa, Italy Brunel University Uxbridge, UK Case Western Reserve University Ohio, USA Politecnico di Bari and Sezione INFN Bari, Italy University of Helsinki and HIP Helsinki, Finland University of Genova and Sezione INFN Genova, Italy CERN Geneva, Switzerland Academy of Sciences Praha, Czech Republic
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1 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre 2005 - Angelo Scribano TOTEM – settembre 2005.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
CSN1 - Napoli 23 Settembre 2005 - Angelo Scribano
TOTEM – settembre 2005TOTEM – settembre 2005
Penn State University
Pennsylvania, USA
University of Siena and Sezione INFN di Pisa
Siena and Pisa, Italy
Brunel University
Uxbridge, UK
Case Western Reserve University
Ohio, USA
Politecnico di Bari and Sezione INFN
Bari, Italy
University of Helsinki and HIP
Helsinki, Finland
University of Genova and Sezione INFN
Genova, Italy
CERN
Geneva, Switzerland
Academy of Sciences
Praha, Czech Republic
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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• Current models predict for 14 TeV: 90 – 130 mb
• Aim of TOTEM: ~ 1% accuracy
• Luminosity independent method:
Total p-p Cross-SectionTotal p-p Cross-Section
Status of the art
inelel
ttot
NN
dtdN
+×
+= =0
2
)/(
116
ρπσ
02
2
116
L=
×+
=t
tot dtdN
ρπσ
inelasticelastictot NN +=σL
Optical Theorem
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• Argomenti trattati: single e double Pomeron exchange, eventi e p,
low-x physics, forward physics• Coordinamento a cura di A. de Roeck e K. Eggert.• Fase attuale: raccolta contributi da parte di singoli e working groups.• In particolare - WG sull’Higgs a 120 GeV prodotto diffrattivamente: il
contributo verra’ anche pubblicato nei proceeding dell’HERA/LHC
M.Grothe, C.Hogg, F.Oljemark, K.Osterberg, M.Ruspa (entrambi gli
esperimenti e diverse istituzioni rappresentati).
• LOI attesa per novembre 2005 …CMS
TOTEM
CMS/TOTEM Diffraction and Forward CMS/TOTEM Diffraction and Forward Physics LOIPhysics LOI
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TOTEM Experiment
CMS Experimental Area (IP5)
Leading Protons measured at+147m & +220m from the CMS
Leading Protons measured at-220m & -147m from the CMS
(Also CMS is here...)
TOTEM & CMS
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TOTEM DetectorsTOTEM Detectors
RP1RP1 (RP2)(RP2) RP3RP3
220 m220 m(180 m)(180 m)147 m147 m
Roman Pots:Roman Pots:
~14 m
CMSCMST1:3.1 << 4.7
T2: 5.3 < < 6.5
10.5 m T1T1 T2T2
HF
Inelastic Telescopes:Inelastic Telescopes:
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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I telescopi inelastici di TOTEM in CMSI telescopi inelastici di TOTEM in CMS
Telescopio T2
Telescopio T1
Camera a vuoto
CMS End Cap
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T1 and T2 TelescopesT1 and T2 Telescopes
~3 m
T1: Cathode Strip Chambers
Compass APV hybrids400 mmCastor Calorimeter (CMS)
Vacuum ChamberT2: GEMs
2004 Test Beam in X5
<IP5
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La collaborazione è cresciutaLa collaborazione è cresciuta
Collaboratori italiani:Collaboratori italiani: Il gruppo di Siena/Pisa è entrato in TOTEM ( +9 fisici, 4.5 FTE). Il gruppo di Genova è aumentato (ora 8 fisici, 6.5 FTE).
Nuovi collaboratori stranieri:Nuovi collaboratori stranieri: Ingresso di 2 gruppi USA (Penn. State e Case Western) fondi nel
2006
In prospettiva (?):In prospettiva (?): Il gruppo di DESY e di Zeuthen decideranno presto la loro
partecipazione a LHC, una parte potrebbe venire in TOTEM Estonia: interesse manifestato da Lipman. Altri collaboratori italiani (analisi dati)?
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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CMSCMS TOTEM detector review con CMS il 3 maggio 2005TOTEM detector review con CMS il 3 maggio 2005 TOTEM electronic review con CMS il 12 maggio 2005TOTEM electronic review con CMS il 12 maggio 2005
General Comments (dal documento conlcusivo)General Comments (dal documento conlcusivo)CMS would like to thank TOTEM for preparing a detailed series of CMS would like to thank TOTEM for preparing a detailed series of
presentations which allowed us to understand the TOTEM readout presentations which allowed us to understand the TOTEM readout electronics conceptual design, how it interacts with CMS electronics electronics conceptual design, how it interacts with CMS electronics implementation and procurement, and the status of TOTEM implementation and procurement, and the status of TOTEM implementation. The concept appears sound, and the team is to be implementation. The concept appears sound, and the team is to be congratulated on reaching this stage of development with what are clearly congratulated on reaching this stage of development with what are clearly minimal resources. A few general points were evident in the review:minimal resources. A few general points were evident in the review:
1.1. From the CMS point of view, the concept appears to be compatible with From the CMS point of view, the concept appears to be compatible with the CMS DAQ and electronics readout, and probably requires the least the CMS DAQ and electronics readout, and probably requires the least development effort required to achieve this goal.development effort required to achieve this goal.
2.2. The complexity of this system is comparable to any subsystem in CMS – The complexity of this system is comparable to any subsystem in CMS – most of which have considerably more effort available.most of which have considerably more effort available.
3.3. The manpower appears to be very mismatched to such an ambitious The manpower appears to be very mismatched to such an ambitious project.project.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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Responsabilità italiane:Responsabilità italiane:
BariBari DAQ Generale e Trigger interface (parzialmente)
GenovaGenova Costruzione rivelatori ed elettronica FE di T1
Pisa/SienaPisa/Siena Elettronica FE di T2 e trigger inelastico Test ed installazione rivelatori a GEM
(costruzione dei rivelatori resp. Helsinki, back-up da parte di Pisa/Siena se necessario)
Queste responsabiltà sono state già discusse al CB di TOTEM
Totem Italia : Bari, Genova, Pisa/SienaTotem Italia : Bari, Genova, Pisa/Siena
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TELESCOPIO T1AGGIORNAMENTO
RISPETTO A CSN1 DI TRIESTE 7.7.05
GENOVA
CSC
Programmazione della produzione del rivelatoreProgrammazione della produzione del rivelatore Costruzione del supporto del rivelatoreCostruzione del supporto del rivelatore Rivisitazione della elettronica di frontend e del Rivisitazione della elettronica di frontend e del
trigger di T1trigger di T1
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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Genova: stato costruzione T1Genova: stato costruzione T1 Produzione dei piani compositi (Nomex)Produzione dei piani compositi (Nomex)
Contatti con quattro ditte per definire la produzione dei compositi. Documentazione per il bando di gara completato. Bando sottoposto alla approvazione della G.E.
PCB, tendifili e cornice gas PCB, tendifili e cornice gas Disegni completati, selezione delle ditte in corso.
Progetto INTAS con PNPI Progetto INTAS con PNPI Proposta sottoposta il 6/9.
Contratto con PNPI per l’assemblaggio delle camereContratto con PNPI per l’assemblaggio delle camere Avviata discussione tecnica. Occorre ancora definire alcuni dettagli.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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SUPPORTI LE ROTAIE DI SUPPORTO
Le due rotaie e il pezzo che le unisce, sono state completate.
CESTELLO DI ALLUMINIO
Disegno ultimato.
Un prototipo è stato costruito dall’officina meccanica.
E’ pronto.Sarà provato insieme alle rotaie a fine settembre.
BILANCINO (per installazione in CMS)
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Lettura digitale dei catodi:
I segnali del preamp. analogico (BUCKEYE or PASA) vanno ad una serie di comparatori (LCOMP) per determinare la posizione del massimo in “mezza striscia”
L’uscita digitale con risoluzione ‘1/2 strip’ può essere
letta utilizzando il chip VFAT (se opportunamente modificato nella prossima sottomissione)
Alternativa allo studioAlternativa allo studio
Elettronica di front-endElettronica di front-end A giugno si è stabilito che l’elettronica di lettura A giugno si è stabilito che l’elettronica di lettura
analogica dei catodi basata sul chip ALTRO è inadeguata analogica dei catodi basata sul chip ALTRO è inadeguata per i nostri scopi. (Vedi CSN1 7.7.05)per i nostri scopi. (Vedi CSN1 7.7.05)
Richiede studi montecarlo in fase di completamento:
Le simulazioni preliminari indicano un peggioramento della risoluzione marginale.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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Diagramma a blocchi del FEDiagramma a blocchi del FE
Utilizzando il nuovo schema, l’elettronica di FE non sarà ilUtilizzando il nuovo schema, l’elettronica di FE non sarà ilfattore che limita le prestazioni del rivelatore.fattore che limita le prestazioni del rivelatore.Inoltre si realizza una migliore integrazione con il resto del Inoltre si realizza una migliore integrazione con il resto del DAQ di Totem che usa VFAT/GOL in RP e in T2.DAQ di Totem che usa VFAT/GOL in RP e in T2.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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TELESCOPIO T1ATTIVITA’ 2006
GENOVA
CSC
Costruzione del rivelatore.Costruzione del rivelatore. Test della rotaia di supporto in CMS.Test della rotaia di supporto in CMS. Costruzione e montaggio del supporto.Costruzione e montaggio del supporto. Test del rivelatore sul fascio.Test del rivelatore sul fascio. Progettazione e produzione della elettronica FE.Progettazione e produzione della elettronica FE.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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TempisticaTempistica Produzione dei piani compositi, PCB .. (GENOVA)Produzione dei piani compositi, PCB .. (GENOVA)
Q4 2005 - Q2 2006 Test della rotaia di supporto del rivelatore (CERN)Test della rotaia di supporto del rivelatore (CERN)
Febbraio (2 settimane) Montaggio delle camere (PNPI)Montaggio delle camere (PNPI)
Tutto 2006 Installazione di 1/4 di T1 (CERN)Installazione di 1/4 di T1 (CERN)
Luglio 2006 Test su fascio (CERN)Test su fascio (CERN)
Q4 2006 (1-2 mesi) Assemblaggio e test camere (CERN)Assemblaggio e test camere (CERN)
Altre attivita’ di GenovaAltre attivita’ di Genova Simulazione TOTEM & LOI CMS/TOTEMSimulazione TOTEM & LOI CMS/TOTEM
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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Setup a Genova
Camere di test riportate a Genova.
Quattro piani di CSC sono operative con gas e HV.
Sarà utilizzato per sviluppare l’elettronica finale del rivelatoree l’integrazione del sistema.
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Attività :Attività : In sede:
Setup test di un modulo GEM-T2 letto con APV (Q4 2005)(in attesa di avere disponibili i VFAT2xlettura
digitale)Test con sorgente e cosmiciTest dei rivelatori T2 ( 2006-2007)Simulazione del T2 e studi di rate Progettazione trigger systemContributo alla progettazione e realizzazione scheda di FE
GEM con VFAT2 e CC Al CERN:
Test dei rivelatori T2 (2006-2007) Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab
(Q1 2006) Test beam di 20 moduli finali T2 (2006) Assemblaggio e integrazione di T2 (Q3-4 2006 & Q1-2 2007)
Pisa/SienaPisa/Siena
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5 µm
70 µm
55 µm
50 µm
Electrons
Ions70 µm
140 µm
GEM 1
GEM 2
ED
ET1
EI
DRIFT
READOUT
DRIFT
TRANSFER 1
INDUCTION
GEM 2
ET2 TRANSFER 2
Three GEM foils kept in Three GEM foils kept in position by thin spacersposition by thin spacers
Readout board is a printed Readout board is a printed board with pads and board with pads and stripsstrips
Elettrodi 50 m kapton + 2x5 m rame Struttura fra 2 piatti honeycomb Stesalit
ASIC specifico per TOTEM. Seconda sottomissione a dicembre 2005
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VFAT2VFAT2
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Coincidence Chip (CC)Coincidence Chip (CC)
Programmable coincidence between sectors of different planes Programmable coincidence between sectors of different planes Advantages of full-custom chip for experiment:Advantages of full-custom chip for experiment:
Radiation tolerant, severe on-detector reduction of trigger bits Ex: RP: trigger bits reduced from ~ 1000 to < 20 per RP station
I2C controlled, fully CMS compatible Minimal latency, carries out coincidence within one clock cycle
CC
VFAT
Up to 8 trigger Up to 8 trigger bits/VFAT bits/VFAT
Up to 80 inputsUp to 80 inputs
CC
Can cascade, 1 Can cascade, 1 BC per layer BC per layer
CountingRoom
VFAT
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T2 Trigger
• Each sector has 104 CC LVDS trigger outputs 2 Sectors for each side, for a total of 416 trigger signals
• We plan to bring all LVDS signal with 40 couples cables for a total of 6 cables for each side (quotation in progress) in the counting room
•At least 2 boards, one for each side, will receive all the signal and an eventual third merger card is needed
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BarrelTrigger board
BarrelTrigger board
208 208
mixer
T2 trigger bits
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Use of an existing 9U VME Board, build receivers mezzanine, and build trigger equations on on-board FPGAs
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Possible implementations for a global trigger
T1 Trigger
T2 Trigger Merger
RP receiver ?
Trigger bitsFrom CC
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BARIBARI
Daq Generale e Trigger interfaceDaq Generale e Trigger interface Infrastruttura generale DAQ + timing e interfaccia
al sistema di trigger Partecipazione a tutte le fasi del progetto:
DesignSviluppiImplementazioneRunInterfaccia e integrazione dell'esperimento
nella sua collocazione finale
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Attività :Attività : In sede:
Studio del timing e della distribuzione dei segnali di triggerSviluppo di software
Al CERN: Test dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006) Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS
904 lab (Q1 2006) software di Controllo/timing/calibrazione (2006) Test beams (2006– 2007) Costruzione finale e integrazione DAQ
(Q3-4 2006 & Q1-2 2007)
Totem BariTotem Bari
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Where TOTEM enters the CMS Where TOTEM enters the CMS systemsystem
La parte nel riquadroLa parte nel riquadro
è di competenza diè di competenza di
TotemTotem
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RPS1 RPS2 RPS3 RPS4GEM
GEM
GEM
GEM
CSC
CSC
CSC
CSC
18 18
DCC DCC
18 18
DCC DCC
18
DCC
18
DCC
DCC
CMS DAQ System
FRL
2
S-Link
FRL
2
S-Link
FRL
2
S-Link
FRL
2
S-Link
FRL
2
S-Link
FRL
2
S-Link
FRL
?
S-Link
APV APV
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TOTEM Readout/Test System nel CMS 904 lab.
to FRL
FRL
or FED Kit
VFAT Emulator
DCC
cPCI Crate
VME64x Crate
TTC
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To FRL
CMS ECAL Data Concentrator Card
ECAL DCC
Adapter + S-Link64 board
- Partially Equipped Board: - 1 NGK Receiver for 9 channels; - 2 Xilinx Receiver Blocks and Deserializers;- S-Link64 on Rear Adapter; - 16MB of Spy Memory;- Reprogramming: - Receiver Blocks; - Event Merger; - Event Builder;========================== TOTEM need: ~20 DCC; ~20 Adapters and 20 S-Link64;==========================+ Available Design+ Board Used in ECAL;- Not Tested when partially equipped;- FPGA design changes;- VME Rear Modules;- Costs;
ECAL DCC
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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Richieste nel 2006Richieste nel 2006
Vengono presentate solo le richieste di Vengono presentate solo le richieste di Costruzione Apparati sulla base del draft di Costruzione Apparati sulla base del draft di MoU presentato alle Funding AgenciesMoU presentato alle Funding Agencies
I referees daranno il dettaglio delle richieste I referees daranno il dettaglio delle richieste globaliglobali
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MoUMoU
Memorandum of Understanding
for Collaboration to construct the TOTEM Detector
between
The EUROPEAN ORGANIZATION FOR NUCLEAR RESEARCH,
hereinafter referred to as CERN, Geneva, as the Host Laboratory
on the one hand,
and
an Institute/ Funding Agency of the TOTEM Collaboration.on the other hand.
Presented to the Funding Agencies in the Meeting of July 15,2005
and basically agreed for the global core cost and sharing.Warning for Common Fund & Contingency.
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Management PositionsManagement Positions
Spokesperson Karsten Eggert
Deputy Marco Bozzo
Collaboration Board Chairperson Angelo Scribano
Resource Coordinator Karsten Eggert
Physics Coordinator Risto Orava
Technical Coordinator Ernst Radermacher
Deputy & Integration Coordinator Marco Oriunno
Electronics Coordinator Walter Snoeys
Project Leaders
Ernst RadermacherRoman Pots Project
Deputy Marco Oriunno
Silicon Detectors Cinzia Da Via,
Gennaro Ruggiero
T1 Detector
T1 Electronics
Enrico Robutti
Maurizio Lo Vetere
T2 Project Kari Kurvinen,
Leszek Ropelewsk
Trigger Electronics Nicola Turini
Trigger and DAQ Emilio Radicioni
Test Beam Mario Deile
Offline software Valentina Avati
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Participation of Institutes in Detector ConstructionParticipation of Institutes in Detector Construction
Sub-system Preliminary responsibilitiesBrunel CERN Helsinki INFN
(Bari)INFN(Genoa)
INFN(Pisa)
NICPB(Tallinn)
Prague USA(Penn St.)
USA(CWRU)
Roman PotsMechanics x xSi-Detectors x xFE electronics for Si-Det. x x x xSupport and installation x xProton Trigger x x x xT1 DetectorCSC Detectors xCSC FE electronics xSupport and installation x xInelastic Trigger x x xT2 DetectorGEM Detectors x xGEM FE electronics x x x x xSupport and installation x xInelastic Trigger x xDAQ electronics x x x x
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Values of Commitments by Funding AgenciesValues of Commitments by Funding Agencies
CERN INFN Finland Brunel Prague* NSF C. Fund1 ROMAN POTS
1. Roman Pot mechanics 620 225 396 2. Movement 159 159 3. Beam position monitor 125 106 10 10 4. Detector mechanics 85 85 5. Silicon sensors 228 110 55 63 6. Cooling 422 422 7. Electronics 530 304 196 308. Power supplies and cables 264 264 9. Miscellaneous 40 2473 40
2 T1-CSC
1. 70 CSC Detectors 627 627 2. Electronics 871 197 550 1243. Power supplies and cables 159 1594. Supports and services 369 2025 260 109
3 T2-GEM
1. 50 GEM Detectors 339 339 2. Electronics 615 80 303 203 303. Power supplies and cables 181 181 4. Mechanics and services 199 1333 110 89
DAQ Total Cost : DAQ Total Cost : 804 KSF di cui DAQ-Italia = 450 KSF
Readout Columns x link 17.5KSF TOTAL 420KSFReadout Columns x link 17.5KSF TOTAL 420KSFReadout Builder Columns x link 16.0KSF TOTAL 384KSFReadout Builder Columns x link 16.0KSF TOTAL 384KSFFILTER FARM x link 16.0KSF TOTAL 384KSF FILTER FARM x link 16.0KSF TOTAL 384KSF
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Richieste 2006 su costruzione apparatiRichieste 2006 su costruzione apparati: Keuro 475: Keuro 475
Completamento della struttura di supporto di T1 (rotaia ancora Completamento della struttura di supporto di T1 (rotaia ancora da costruire, cestelli in alluminio) da costruire, cestelli in alluminio)
50 KEuro Completamento dei restanti 3/4del rivelatore T1 (1/4 del costo, Completamento dei restanti 3/4del rivelatore T1 (1/4 del costo,
assegnato sul 2005)assegnato sul 2005) 275 KEuro
Produzione di 1/3 della elettronica di front-end di T1Produzione di 1/3 della elettronica di front-end di T1 150 KEuro