Calorimetria EM a LAr di ATLAS


Stato della Calorimetria a Liquid
Argon di ATLAS
Attività del gruppo di Milano:
–
–
–
–
–
–
ECA
Barrel
ECC
Software HV
Ricostruzione del segnale
Misure col TDR
Calibrazioni e analisi canale
H
Identificazione di leptoni t
Studio ETmiss
Detector barrel diviso in due ruote: ruota A e ruota C
Attività di commissioning
18 Maggio 2004
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Calorimetro barrel



Febbraio ’04: inserzione del solenoide superconduttore nel criostato
Marzo ’04: chiusura e saldatura bulkhead del warm vessel
Aprile ’04: Inizio commissioning
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Cold Test



Criostato chiuso, inizio cold test
Cool-down iniziato il 20/4/04
Criostato riempito con gas Ar a 1.3 atm:
–

Velocità cooling:
–
–
–


Iniziale: 0.29 K/h
Fine aprile rallentata a 0.1 K/h per
l’allarme di un sensore di posizione
Velocità attuale: 0.2 K/h
Temperatura al 13/5: circa 200 K
Data prevista per detector freddo:
–
–
–

Cooling con scambiatori in cui circola N2
Fine maggio
Ma è probabile un ritardo di circa 2
settimane dovuto al rallentamento nel
cooling
Riempimento con LAr
Monitoring durante il cool-down:
–
–
–
Sensori di posizione
Temperatura
“HV” (50 Volts) sul rivelatore
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Calorimetro
em
barrel:
workplan
1 aprile
Aria secca nel rivelatore:

rampa HV fino a 1.4 kV
20 aprile: gas Ar, inizio cool-down
Contributi di Milano
al commissioning
del barrel
1 maggio
50 V sul rivelatore
oggi
1 giugno
Fine maggio: fine cool-down, filling con LAr, stabilizzazione, 2 kV dappertutto
25/5-4/6: test solenoide (quenching)
Test read-out ruota C:
7/6-7/7, ruota A:

TPA

1 mese a 2000 V

LC, Rcal

TDR
1 luglio
1 agosto
7/7-7/8, test read-out ruota A:
Ruota C:

TPA

1 mese a 2000 V

LC, Rcal

TDR
Agosto: svuotamento, riscaldamento, scablaggio
Previsione per detector pronto per il pit: ottobre
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End-caps

Ogni criostato include: EMEC,
EMECPS, HEC e FCAL
Stato ECC:
–
–
–

Week 1
HV test
Week 2
HV test
Week 3
HV test
Week 4
HV test
Week 5
TPA, LC, Rcal
Week 6
TPA, LC, Rcal
Week 7
TPA, LC, Rcal
Week 8
TDR
Week 9
FEC test
Due endcaps: ECA e ECC
–

EMEC
Tutti i detector nel criostato
Criostato chiuso con W-ring con
successo
ma dati i risultati di chiusura di
ECA, se ECA verrà saldato
anche ECC sarà saldato in
misura precauzionale
Inizio test a freddo ECC:
–
Comments
Voltaggio
nominale per un
mese su tutta la
ruota
Week 10
In serie ai test sul barrel fino ad
aprile 05
Contributi di Milano al commissioning degli endcaps
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Stato ECA

Prova chiusura del criostato (a vuoto):
–
–
–
–

Rivelatori:
–
–
–
–

Metodo con W-ring testato ma c’e’ un
leakage
Leak a 2.6/2.8 b (2.7 b era il limite
richiesto). Ma non c‘è leak a freddo a 2.7
b!
Sarà probabilmente saldato (decisione
entro fine mese)
3-4 mesi di ritardo
EMECPS: iniziata integrazione nel
criostato
Ruota EMEC terminata, verticale e sotto
test; nel criostato a metà luglio
HEC wheels: inserzione a ottobre
FCAL: inserzione a novembre
Test a freddo ECA
–
–
A partire da aprile 2005
Ma per guadagnare tempo si sta
valutando la possibilità di fare un cooldown parzialmente sovrapposto a ECC
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Sistema HV

Milano è responsabile del software
di controllo dell’HV di tutta la
calorimetria LAr di ATLAS:
–
–


L .Carminati, M. Mazzanti, F. Tartarelli
endcap, barrel; em, hadronico e
forward; alimentazioni per i LAr
purity monitors
Responsabilità economica HW:
Wuppertal+KTH+CERN
Circa 4900 canali con tensioni da
600 a 2500 V
Moduli ditta Iseg (Germania):
+2500 V – 75 mA – 32 canali (EMB,
EMB-PS, HEC, PM)
–2500 V – 75 mA – 32 canali (EMECPS,PM)
+2500 V – 200 mA – 32 canali (EMEC)
+600 V – 6 mA – 16 canali (FCAL)
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Strumenti software
OPC
Client
Moduli (Crates) HV Iseg
PC (Windows)
PC (Windows)
ethernet
OPC
Server
FW
CANbus
xx
PVSS

Firmware nei moduli e crates; scritto da Iseg
–

E’ la logica di controllo dei moduli. Legge e scrive i dati dei moduli
tramite messaggi sul CANbus
OPC è una standardizzazione del concetto di driver:
–
–
OPC server: legge e interpreta i messaggi CAN in INPUT e
OUTPUT; pubblica i dati in un formato standard; scritto da Iseg
OPC client: accede (lettura/scrittura) ai dati del server; scritto
dall’utilizzatore finale (Milano)
18 Maggio 2004
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Strumenti software

PVSS è un sistema SCADA commerciale della ETM
(Austria)
–

Fornisce strumenti per controllo e monitoring di sistemi
complessi:
–
–

SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition
Interfaccia driver (incluso OPC), visualizzazione e archivio dati,
gestione allarmi,…
Si programma per pannelli e in uno scripting language (interpretato)
tipo C (gestisce oggetti ma NON e’ C++)
CANbus, OPC e PVSS sono standards raccomandati dal
CERN per il DCS a LHC
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Set-up in B180

Set-up usato per i test a caldo e
a freddo sul barrel
–

Un rack (simile a quelli di
ATLAS) con 7 crates:
–
–

Raffreddamento forzato ad aria
e acqua
53 moduli
Circa 1/3 del sistema finale
–

verra’ usato anche per i tests
sull’endcap
Set-up in USA15: 5 racks (20
crates) più metà rack per WS’s
di controllo
Importante test del sistema oltre
che del calorimetro
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
Già utilizzato a marzo e aprile
per vari run:
–

Da 50 V fino a 1400 V
Per esempio, corrente di rampa
dei canali di un “modulo” HV (16
canali) fino a 300 V:
–
–
–
Ogni canale copre un’area di
DhxDf=0.2x0.2 (metà gaps)
Un “modulo” di HV copre ½ di
un modulo del calorimetro
Dipendenza della corrente
massima dalla capacità del
rivelatore (funzione di h)
Metà dei gaps
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h
Dh = 0.2
Df = 0.2
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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Moduli
barrel
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Attività HV

Abbiamo sviluppato il software per l’HV dei test-beams:
–

Test beam dell’endcap (H6):
–



Interlock SW con alimentatori schede read-out HEC
Test beam combinato (H8):
–

Set-up più piccoli, un crate ciascuno con diverse peculiarità
Interfaccia con un condition database (CondDB)
Stato: inizio test HV questa settimana
Durante il periodo del test-beam dovrà essere assicurato supporto ai
due set-up
Implementati sistemi di controllo remoto al B180 e al test beam che ci
permettono un monitoring giornaliero: PCanywhere, VNC
–
E’ comunque un’attivita’ che richiede una frequente presenza di esperti al
CERN durante la fase di debugging del sistema.
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Prestazioni e sviluppi

Velocità read-out
–

Problemi (in fase di comprensione)
–
–

Da convenire con l’offline
Database: per ora il sistema salva i dati su un ascii file. Ci sono varie alternative
(dipenderà anche dalla scelta di DB di ATLAS):
–
–
–
–

Messaggi di allarme (trips,…) che non sempre vengono segnalati correttamente
Stabilità col tempo dell’acquisizione, stabilità dei moduli HV
Formato dati da definire:
–

Riusciamo a leggere fino a circa 5000 items (V,I, status di ogni canale del barrel) ogni
5 s circa (soddisfa le specifiche)
PVSS DB: scomodo, non accessibile dall’esterno
Oracle: esiste interfaccia PVSSII/Oracle da pochi mesi (da testare)
ROOT tree: sarebbe comodo per il monitoring online
CondDB: implementato al CBT, performance da verificare
Più a medio-lungo termine:
–
–
Attività in USA15 (installazione WSs, cabling, ... inclusa in ASSO review il 12-13/7):
inizio attività entro fine anno
Integrazione col resto del DCS di ATLAS
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Ricostruzione del segnale
D. Banfi, M. Delmastro, M. Fanti

LARG note riassume la tecnica:
–


Tecnica testata con successo sui dati dei test-beam passati
Integrazione del pacchetto in Athena completata:
–
–
–
–
–

D. Banfi, M. Delmastro, M. Fanti, “Cell response equalization of the ATLAS
electromagnetic calorimeter without the direct knowledge of the ionization
signals” (ATL-LARG-2004-004)
calcolo Master Waveform da onde di delay a diversi valori di DAC;
estrazione parametri dalla sola forma d'onda di calibrazione;
predizione segnale di ionizzazione (convoluzioni dominio del tempo);
calcolo dei coefficienti di Optimal Filtering;
salvataggio di forme d'onda e coefficienti nel database, pronti all'uso per la
ricostruzione.
Pronti ad analizzare i dati di calibrazione del CBT e a fornire i
coefficienti per la ricostruzione del segnale:
–
–
CBT è una importantissima occasione per testare questo package; è un
system test cruciale in vista del suo utilizzo in ATLAS
In particolare il periodo di run con scan in h delle celle calorimetro
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Misure di riflettometria nel dominio del
A. Carioni, D. Banfi, M. Citterio, L. Mandelli
tempo (TDR)

La tecnica di ricostruzione del segnale si basa sulla conoscenza della funzione di
trasferimento della linea di calibrazione
–

Linea non ideale, occorre “modellizare” la linea (con HSPICE) per poter poi calcolarne la sua
funzione di trasferimento.
Scopo delle misure TDR:
–
–
–
analizzare in situ la funzionalità e le caratteristiche delle linee di segnale e di calibrazione
individuazione di caratteristiche (e eventuali anomalie) di cui tener conto nella ricostruzione dei
segnali
Ultimo controllo prima del pit, verifica della corretta installazione delle linee
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

Abbiamo già eseguito misure di TDR sulle linee di calibrazione di alcuni FT del Barrel (a
caldo) e sul Test beam (a caldo ed a freddo) allo scopo di verificare il modello ed
automatizzare il sistema di misura.
Nel 2004:
–
–
eseguire misure sul CTB (freddo: questa settimana) per riferimento e valutare i tempi di
esecuzione di queste misure.
misurare TUTTE le linee di calibrazione BARREL e ENDCAP
Linea a caldo
Linea a freddo
Velocita’ di propogazione
(in accordo con altre stime)
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Studio dei servizi (Barrel e EndCap)
F. Alberti, G. Braga, M. Citterio, B. Monticelli





La responsabilita’ dei servizi dei
calorimetri (quantita’, tipi,
documentazione) e’ affidata
all’Electronics Coordinator.
Non vi è responsabilità finanziaria,
solo responsabilità tecnica e
manageriale (FDR,PRR)
E’ stato effettuato uno studio dei
servizi di barrel e endcap con
modelli CAD a 3D per capire come
posizionarli e installarli
Usati per far costruire al CERN due
mockup (Barrel e EndCap)
I criteri di suddivisione dei servizi
(geometria e “occupazione” dei vari
Kabelschlepp per Endcap) sono
stati discussi/accettati da ATLAS TC
(FDR il 31/03)
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Calibrazioni e analisi H→
M. Consonni, L. Carminati, F. Tartarelli


Calcolo dei coefficienti di calibrazione del calorimetro in
energia basato sulla ottimizzazione della risoluzione
Con questo metodo abbiamo effettuato la calibrazione per 
ed elettroni:
–

Tesi di dottorato di L. Carminati
–

Calibrazione utilizzata da tutte le produzioni DC1
“Calibration of the ATLAS Electromagnetic Calorimeter and its
impact on the H→ decay channel” (Milano, 2003)
Nella catena di ricostruzione dell’energia e’ lo step
successivo alla ricostruzione del segnale cella per cella
fatta con l’Optimal Filtering:
–
Usiamo il canale H→ come canale benchmark per testare la
procedura di calibrazione
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Cell energy deposited in the liquid Argon per
layer (e0i,e1i,e2i,e3i)
Cell calibration: Eki =  eki
 = scale factor(sampling fraction)
E/gamma scale calibrated cell energies per layer
(E0i , E1i , E2i , E3i)


Cluster energy corrections:
longitudinal weights for material and
leakage corrections
Out of cone (convertiti/ non convertiti)
Barrel/endcap crack
Cluster positions corrections:
S-shape
 - offset
E/gamma energy and position calibrated clusters
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
Cominciato lavoro per calibrare i campioni DC2:
–

Sarà possibile accedere ad energia persa nei materiali
passivi:
–
–

Geant 4
Upstream/downstream del calorimetro
Energia persa negli assorbitori del calorimetro (→sampling fraction)
Particolarmente importanti due periodi di run del CBT
–
–
Scan in energia per studi di linearità
Prese dati con materiale davanti al calorimetro (confronto con G4
della perdita di energia in materiali inattivi, ripesamento del
presampler)
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Analisi H→ (inclusiva, LO) dati DC1

Paragone con risultati TDR, lieve peggioramento:
–
–
Differenti cross-sections
Aumento materiale (conversioni)
30 fb-1 of integrated
100 fb-1 of integrated luminosity
luminosity
collected at 1034cm-2s-1
collected at 2*1033cm-2s-1
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Identificazione t

Studio t-id e reiezione da jets su grossi campioni DC1:
–
–
–
–

–
Migliori risultati ottenuti con una likelihood basata su 7 variabili (incluso un
taglio di sd/d della traccia più energetica)
Analisi ottimizzata in 10 pT bins
Risultati un fattore 3 meglio del TDR
–
–

350k eventi A/H→tt: 270k t adronici (generati a Milano/CNAF)
350k QCD events: 1.1M candidati t (DC1)
120k tt events (Milano/CNAF)
Electronic noise incluso (pile-up non ancora)
Vari algoritmi testati:
–

D. Cavalli
Guadagno un po’ inferiore (20%) nel caso con noise
Sarà dedotta anche una parametrizzazione per ATLFAST basata su questi
risultati
ATLAS Physics note in preparazione:
–
D. Cavalli, M. Heldmann “Update on the identification of t leptons in the
ATLAS experiment”
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Nuova analisi
con likelihood
(88.5<PT<133.5)
Analisi standard
(88.5<PT<133.5)
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Ricostruzione ETmiss



Ricostruzione ETmiss studiata su campioni ad alta statistica
ETmiss ricostruita da tutte le celle calorimetro in |h|< 5:
Calibrazione ETmiss DC1:
–
–
–

–
–

Con pesi alla H1: dipendono da ET e regione in h
Nel Barrel e EndCap usa pesi tunati su jets
Nel FCAL pesi tunati per ETmiss
Nuova calibrazione (2004) in progress:
–

D. Cavalli, S. Resconi
Nuovi pesi con più bin, specialmente ad alta E (totale 16 bins in ET)
Suddivisione più fine in h
Confronto tra pesi tunati su jets e pesi tunati su ETmiss
Implementata correzione per energia persa nel criostato
Energia dei muoni presa da muoni ricostruiti con Moore
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ETmiss su vari campioni


s(pxmiss,pymiss)=kSET
I risultati del TDR includono
noise nel calorimetro
–

Non ancora terminata l’analisi con
noise per eventi DC1
–
–

Leakage, da studiare
Campioni DC2:
–
–

Bisogna ricalcolare tutti i pesi
Ecell>2.0snoise in LARG
Per alte SET, deviazione dall’
andamento parabolico:
–

Ecell>1.5snoise in LARG
Validazione in corso
Si studierà noise/pile-up
Dati CBT:
–
Effetto delle regioni morte
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Composizione del gruppo

Ricercatori :
–



L. Carminati (100%), D. Cavalli
(60%), G. Costa (100%), M.
Delmastro (100%), M. Fanti
(100%), L. Mandelli (100%), M.
Mazzanti (100%), L. Perini
(100%), F. Tartarelli (100%)

–
–
–
M. Citterio (50%), Coelli (15%),
S. Resconi (100%),
+1 Dottorando (e un nuovo
Laureando)
Totale 11,25 PE
Tecnici:
G.P. Braga, B. Monticelli, F.
Alberti
Principali responsabilita’ in
ambito LAr
L. Mandelli
–
Tecnologi:
–


–

M. Citterio
–

Responsabile ATLAS Italia (da
giugno)
LAr representatives group
(chairman)
LAr steering group (membro)
LAr EM representatives group
(membro)
LAr electronic coordinator
D. Cavalli
–
Coordinatrice WG Jet, t e PTmiss
Performance
In rosso variazioni rispetto all’anno scorso
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Pubblicazioni e Conferenze

Pubblicazioni:
–
–
–

“Performance of the ATLAS electromagnetic calorimeter end-cap module 0,” Nucl.
Instrum. Meth. A500:178-201,2003
“Performance of the ATLAS electromagnetic calorimeter barrel module 0,” Nucl.
Instrum. Meth. A500:202-231,2003
“Development and construction of large size signal electrodes for the ATLAS
electromagnetic calorimeter,” sottomesso a NIM (CERN preprint)
Partecipazioni a Conferenze:
–
–
–
–
–
L. Carminati, “Study of the H→ with the ATLAS Detector,” (DIS 2004 Strbske Pleso,
Slovakia, aprile 2004)
Marco Delmastro, "Un algoritmo autonomo per la ricostruzione e calibrazione
dell'energia del calorimetro elettromagnetico ad Argon liquido di ATLAS," (Congresso
SIF 2003, Parma)
Marco Delmastro, "A Stand-Alone Signal Reconstruction and Calibration Algorithm for
the ATLAS Electromagnetic Calorimeter" (Nuclear Science Symposium 2003,
Portland,USA)
Marco Delmastro, "The ATLAS Liquid Argon Calorimeters Read-Out,” (System
Nuclear Science Symposium 2003, USA)
F. Tartarelli, "Identificazione e ricostruzione di elettroni e gamma in ATLAS e CMS,”
(Primo Workshop sulla Fisica di ATLAS e CMS, Pisa, 10 giugno 2003)
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Memento: richieste finanziarie
Sblocco sj MOF
3 k€
Attività di commissioning del rivelatore
4 m.u. di m.e.
Attività al CBT
8 m.u. di m.e.
Nuovo Dottorando
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1.5 m.u. di m.e.
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1/22/04 14:04
H.BRAUN
RACK A2
RACK A1
RACK B
RACK C1
RACK C2
Subrack SR 4 EMEC A
Subrack SR 6 HEC A
Subrack SR 20 ECCA/C-PS
Subrack SR 12 HEC C
Subrack SR 10 EMEC C
Subrack SR 3 EMEC A
Subrack SR 5 HEC A
Subrack SR 19 EMB-SP/ALL-PUR
Subrack SR 11 HEC C
Subrack SR 9 EMEC C
MIXED PANEL
can 2
can 1
Subrack SR 2 EMEC A
Subrack SR 1 FCAL A
Subrack SR 14 EMBA
Subrack SR 18 EMBC-PS
Subrack SR 16 EMBC
Subrack SR 8 EMEC C
Subrack SR 13 EMBA
Subrack SR 17 EMBA-PS
Subrack SR 15 EMBC
Subrack SR 7 FCAL C
AIRPORT
LHC BEAM CROSSING
CHARLY's BAR
CAN 3+3
CAN 4+4
CAN 3+3
ETHERNET
can
SERVER PC HV1
SERVER PC HV3
ETHERNET
SERVER PC HV2
ETHERNET
CLIENT PC HV 0
5 racks (20 crates) in USA15 (racks 25-29) + metà rack 24 per i PC’s
18 Maggio 2004
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30
delay cavi di
calibrazione
cold pin carrier
terminazione MB
vacuum cable
baseplane
warm pin carrier
warm cable
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Descargar

B physics in ATLAS and CMS