CSN1 - 6 luglio 2005 1 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC TOTEM – luglio 2005 TOTEM – luglio 2005 Politecnico di Bari and Sezione INF N , Bari, Italy CERN, Geneva, Switzerland Case Western Reserve University, Ohio, USA Università di Genova and Sezione IN FN , Genova, Italy University of Helsinki and HIP , Helsinki, Finland Università of Siena e Sezione INFN di Pisa Siena e Pisa, Italy Academy of Sciences , Praha, Czech Republic Penn State University, Pennsylvania, USA Brunel University Uxbridge, UK
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - 6 luglio 20051 TOTEM – luglio 2005 Politecnico di Bari and Sezione.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
TOTEM – luglio 2005TOTEM – luglio 2005Politecnico di Bari and Sezione INFN,
Bari, Italy
CERN,
Geneva, Switzerland
Case Western Reserve University,
Ohio, USA
Università di Genova and Sezione INFN,
Genova, Italy
University of Helsinki and HIP,
Helsinki, Finland
Università of Siena e Sezione INFN di Pisa
Siena e Pisa, Italy
Academy of Sciences,
Praha, Czech Republic
Penn State University,
Pennsylvania, USA
Brunel University
Uxbridge, UK
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
• 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
COMPETE Collaboration:
inelel
ttot NN
dtdN
0
2
)/(
1
16
02
2
1
16L
t
tot dt
dN
inelasticelastictot NN L
Optical Theorem
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
La collaborazione cresce…La collaborazione cresce…Collaboratori italiani:Collaboratori italiani:
Il gruppo di Siena/Pisa e’ entrato in TOTEM ( +9 fisici, 4.5 FTE). Il gruppo di Genova aumenta (ora 8 fisici, 6.5 FTE).
Finanziamenti:Finanziamenti: Il CERN ha messo a Disposizione il finanziamento a TOTEM di 2.0
MCHF a maggio 2005. Il gruppo di Praga ha aumentato la partecipazione finanziaria a 200
kCHF + 300 kCHF in kind. I Finlandesi stanno facendo il necessario per inserire TOTEM nei
programmi ufficali 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.
Prima discussione dello MOU a ottobre 2004. Prima discussione dello MOU a ottobre 2004. La prossima riunione fissata per il 15/7/2004. La prossima riunione fissata per il 15/7/2004.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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
BariBari DAQ Generale e Trigger interface (parzialmente)
GenovaGenova Costruzione rivelatori ed elettronica FE di T1
Pisa/SienaPisa/Siena Costruzione elettronica FE T2 e trigger inelastico Test ed installazione rivelatori a GEM
(costruzione dei rivelatori resp. Helsinki, back-up da parte di Pisa se necessario)
Queste responsabilta’ saranno discusse al prossimo CB di TOTEM
Totem Italia : Bari, Genova, Pisa/SienaTotem Italia : Bari, Genova, Pisa/Siena
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
GENOVAGENOVA Costruzione Rivelatori di T1, Costruzione Rivelatori di T1,
La costruzione viene fatta a PNPI (st.Petersburg) con i disegni sviluppati a Genova e sotto controllo di Genova
Costruzione del “truss” (supporto sull’End Cap di CMS)Costruzione del “truss” (supporto sull’End Cap di CMS) Costruzione in Officina Meccanica di Sezione e prova nel magnete di
CMS alla fine del 2005
Costruzione delle “centine” (assemblaggio telescopio) Costruzione delle “centine” (assemblaggio telescopio) Disegno esecutivo, prototipo da Officina Meccanica
El. di Front End e Trigger, parte del DAQ del rivelatoreEl. di Front End e Trigger, parte del DAQ del rivelatore In fase di progettazione/disegno finale, costruzione nel 2006
Simulazione parte inelasticaSimulazione parte inelastica Assemblaggio al CERN Assemblaggio al CERN
inizio estate 2006 – inizio 2007
Test e commissioning su fascio al CERN Test e commissioning su fascio al CERN Inizio estate 2006 – estate 2007 (ready in CMS per meta’ giugno 2006)
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Costruzione rivelatori a PNPICostruzione rivelatori a PNPI Costruzione rivelatori a PNPI con disegni e materiali forniti da Costruzione rivelatori a PNPI con disegni e materiali forniti da
Genova.Genova.
In preparazione contratto con PNPI (St.Petersburg).In preparazione contratto con PNPI (St.Petersburg). Fornitura di attrezzature per il QA della produzione.Fornitura di attrezzature per il QA della produzione. Fornitura materiali alla fine del 2005, Fornitura materiali alla fine del 2005,
per 80 rivelatori costruiti per fine 2006.per 80 rivelatori costruiti per fine 2006. Delivery rivelatori del primo semitelescopio maggio 2006Delivery rivelatori del primo semitelescopio maggio 2006
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
IL TELESCOPIO T1
THE RAIL FRAMEWORK
THE ALUMINIUM ”BASKET”
-Struttura a traliccio fissata sull’anello piu’ esterno di CMS
-Fissata con quattro piastre per rendere minima la possibilita’ di movimento rispetto alla camera a vuoto
- Aggancio alle rotaie con profilo per minimizzare lo spazio necessario al supporto
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
PIATTAFORMA PER ASSEMBLAGGIO T1
Responsabilita’ CERN
Progettazione secondo specifiche concordate con il nostro servizio di progettazione meccanica.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
TEST INTEGRAZIONE CMS (SEPT. 2005)
FRAME WITH LIFTING TOOL
FRAME IN POSITION ON
YOKE 3
E’ in costruzione un “truss” e un bilancino di supporto per sospendere il “truss” che sara’ necessario per l’installazione nel magnete di CMS.
truss
bilancino
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Test prototipi T1 su fascio a Nov 04Test prototipi T1 su fascio a Nov 04
Test di una catena di prototipi del rivelatore e della elettronica (ALICE like)
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Readout scheme (11/04)Readout scheme (11/04)
CONCERN
[CMS like]
[ALICE like]
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Test sul fascio del prototipo di un sistema Test sul fascio del prototipo di un sistema completo con la lettura analogica dei catodi con il completo con la lettura analogica dei catodi con il sistema di ALICE ha messo in evidenza un sistema di ALICE ha messo in evidenza un problema di bandwidth.problema di bandwidth.
Si sta studiando un sistema alternativo per Si sta studiando un sistema alternativo per aumentare il rate di lettura.aumentare il rate di lettura.
Elettronica di front-end T1Elettronica di front-end T1
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
ALICE - FEC layoutALICE - FEC layout
[Preamp][ADC & ZS]
The FPGA builds a table of hit channelscreation time 96 s/event:15 clk - command to decode/chn 16*8 - channels @ 20 MHz
i.e.: 10 kHz limit
vs. 600 Hz min. bias @ 10^28
6 KHz @ 10^29
backgrounds 1-2 KHz
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Readout analogico per I catodi: 1) modifica della FEC per costruire le tavole in parallelo. 2) readout come CMS con CFEB
(piu’ veloce ma genera un grande volume di dati).
Lettura digitale dei catodi: 1) I segnali del preamp. Analogico (BUCKEYE or PASA)
vanno ad una serie di comparatori (LCOMP) per determinare la posizione del massimo in “mezza striscia”
-> digital output con risoluzione ‘half strip’.
La soluzione digitale e’ preferibile. Necessaria una simulazione dettagliata che e’ gia’ iniziata.
2 alternative allo studio2 alternative allo studio
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Setup a Genova
Camere di test riportate a Genova.
Quattro piani di CSC planes sono operative con gas e HV.
Sara’ utilizzato per sviluppare l’elettronica finale del rivelatoree l’integrazione del sistema.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Fisica diffrattiva con CMSFisica diffrattiva con CMS
Il contenuto della LOI in comune e’ stato Il contenuto della LOI in comune e’ stato concordato. concordato.
Draft LOI pronto per fine agosto, da permettere Draft LOI pronto per fine agosto, da permettere la discussione in LHCC a novembre.la discussione in LHCC a novembre.
Fabrizio Ferro coordina la simulazione inelastica di Totem e partecipa attivamente alla stesura del LOI.
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Interessi: Responsabilita` del telescopio T2 a GEM. Responsabilita` del telescopio T2 a GEM. Test di laboratorio e fascio.Test di laboratorio e fascio. Elettronica FE. Trigger Inelastico T1+T2 e relative schede.Elettronica FE. Trigger Inelastico T1+T2 e relative schede. Installazione. (Eventuale assemblaggio moduli presso ditta/istituto Installazione. (Eventuale assemblaggio moduli presso ditta/istituto
esterni)esterni) Simulazione T2.Simulazione T2.
Giugno: Giugno: Presentazione a Pisa. Richiesto (ottenuto) Progettista
Elettronico + Supporto Tecnico Richiesta ammissione a Totem Utile incontro a Pisa con W.Snoeys (Electronics Coordinator di
TOTEM) per definire impegno su elettronica T2.
Pisa/Siena:Pisa/Siena:
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Attività :Attività : In sede:
Setup test di un modulo GEM-T2 letto con APV (Q4 2005)Test con sorgente e cosmiciTest dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006)Simulazione del T2 e studi di rate Progettazione trigger systemContributo alla progettazione e realizzazione scheda di FE
GEM con VFAT e CC Al CERN:
Test dei rivelatori T2 (Q4 2005-2006) Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab
(Q1 2006) Test beam di 20 moduli finali T2 (Estate 2006) Assemblaggio e integrazione di T2 (Q3-4 2006 & Q1-2 2007)
Pisa/SienaPisa/Siena
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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 settembre 2005
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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
CCVFAT
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
Where TOTEM enters the CMS Where TOTEM enters the CMS systemsystem
Totem specific part is close to Totem specific part is close to detectors (i.e. front-end detectors (i.e. front-end systems) and generation of LV1 systems) and generation of LV1 triggerstriggers
Many arrows are crossing the Many arrows are crossing the boundary; care has to be taken boundary; care has to be taken in the integration (compliancy to in the integration (compliancy to CMS standards)CMS standards)
LV1 Trigger Trigger throttle and control Data transport (DAQ) and record
structure Detector control (DCS)
(E.Radicioni presentation @ the Totem-CMS meeting 3/05/05)
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC
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
Attivita’ TOTEM da finanziare nel 2005Attivita’ TOTEM da finanziare nel 2005
Inizio costruzione T1Inizio costruzione T1 Acquisto di ¼ dei materiali per i rivelatori Disegno elettronica FE catodi. Prototipi per elettronica Anodi Prova installazione del supporto telescopio nel magnete di CMS
T2T2 Studio e disegno FE board per T2 Studio e disegno trigger inelastico Costruzione e prova di un rivelatore a GEM
DAQDAQ Prototipo scheda DCC e VFAT emulator Inizio tests con CMS (lab 904)
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Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC