Diapositive 1

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Le futur dATLAS et de son détecteur de traces
interne à SLHC
Personnes impliquées G. Barbier, A. Clark, D.
Ferrère, D. Lamarra, S. Pernecke, E. Perrin, M.
Pohl, K.P. Streit, M. Weber
Fête de fin dannée du DPNC Mardi 18 décembre 2007

• Motivations
• Ce qui change
• Les investigations
• Implications à Genève
• Etapes importantes à venir
• Conclusions

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Motivations

• Raisons pour considérer un Upgrade
• La physique ? Augmenter la statistique dune
  manière significative
• Durée de vie des quadrupôles et des détecteurs
  (ID, FCAL, Muon) est limitée
• Augmenter les performances de la machine autant
  que possible (Energie des protons jusquà 12.5
  TeV)

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Ce qui change - Machine
Remplacement des quadrupôles vers les IP dATLAS
et CMS
2 options sont en concurrence Collision de
paquet de protons tous les 25 ou 50 ns
Une luminosité constante est préférable ? Diminue
le Pile-up au démarrage dun Run
Luminosité effective (5h) 1034 cm-2s-1 Atlas
Nominal 0.56 SLHC _at_ 25 ns 3.6 SLHC _at_ 50 ns 3.5
25 ns
50 ns
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Ce qui change Détecteur ATLAS

• Au SLHC il y aura des effets accentués sur
• Les niveaux de radiation
• Lempilement (Pile-up)
• Bruit de fond
• ? Chaque sous-détecteur doit être optimisé en
  terme de performance, de vieillissement et de
  résistance aux radiations!

• Les parties du détecteur ATLAS qui devraient
  changer
• Renouvellement complet du détecteur de traces
  interne (Pixel et m-Pistes)
• LAr Calorimeters FCAL et HEC (Electronique à
  remplacer)
• Chambres à muons MDT et TGC (Remplacement avec
  des Thick-GEMs)

Daprès le calendrier au début de 2015 on devrait
déjà avoir tous ces détecteurs prêts!

• 7ans seulement pour construire un nouveau
  détecteur de trace interne
• (Détecteur actuel a pris 12 ans)

? Pas ou peu de temps pour du RD
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Ce qui change Détecteur Interne
En théorie le remplacement de la b-layer est
prévu en automne 2012 La b-layer est supposé
survivre 3 ans à la luminosité prévue!
Seulement du silicium Pixel et m-Pistes
Herméticité sur h lt 2.5 Avec 9 couches
instrumentés
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Les investigations
Différents groupes de travail suivi par le
Project Office et le Steering Group

• Layout
• Electronique
• - Puces de Front-end 0.25 mm ? 0.13 mm
  (UniGe)
• - Puces de contrôle des signaux
• - DCS et Interlock (Didier)
• - Alimentation
• - Services
• Cooling
• Module Intégration
• - Modules et Super-Modules (UniGe)
• - Stave
• Détecteur Silicium
• Structure mécanique (UniGe)
• Installation et Intégration
• Radiation / Blindage
• Interface détecteur-machine
• Remplacement du B-Layer (UniGe contribution en
  cours dévaluation)

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Implication à Genève Electronique Front-End
BUT Préparer un design avec une technologie
résistante aux radiations (deep submicron) Etape
intermédiaire 0.25 mm ? 0.13 mm

• Exigences Minimum
• Intégration dun régulateur shunt pour permettre
  tous les schémas dalimentation
• Augmenter la bande passante des données à 160
  Mb/s
• Compatibilité avec les système de lecture
  actuel SCT DAQ ROD
• Front-end pour des signaux bipolaires de 3 à12 cm
  de longueur de pistes
• Puissance limitée 2mW/canal
• Ajustement des délais pour les signaux de
  commandes et de données
• Fonctionnalités et bloques internes identiques
  au détecteur SCT

Architecture ABCN
Le travail à Genève consiste à réaliser
larchitecture digital et la simulation pipeline,
derandomizer, compression de données logiques,
lecture logique et le contrôle et la vérification
après le placement et le routage
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Implication à Genève Modules
Optimisation des supports locaux
Simulations thermiques
CO2 - 2 mm pipe
Montage sur des structures double couches
HTC 8000W/m2K
DTMax (Si) 1.1 C
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Implication à Genève Ingénierie
Option dinstallation qui parait la plus
raisonnable
Tout le ID sauf le b-layer pré-assemblé en surface
Enceinte thermique
7 m
B-layer et le tube faisceau pré-assemblé en
surface
Mot dordre Moins de services et moins de matière
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Etapes importantes à venir

• LHC Off 1/7/2014 (18 month for
  installation)
• SLHC prêt a recommencer 1/1/2016

Une série de revues en 2008 Asics, Power
distribution, Module, Cooling, Services
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Conclusions

• Le calendrier est très court et nécessite de
  définir le projet très tôt
• Expérience actuelle nous montre beaucoup de
  problèmes sur le cooling
• Leçon pour le futur
• Attention Cest un nouveau détecteur mais avec
  des contraintes environnementales très complexes
  (Services, Radiations, )
• Les détecteurs Pixel et Strip doivent se mettre
  ensemble dès le départ pour penser en terme de
  projet intégré
• Des prototypes de Modules/Staves doivent êtres
  réalisés très tôt pour comprendre et évaluer
• La nouvelle électronique de Front-end
• Le système dalimentation
• Le système de refroidissement
• Les performances globales électriques et
  mécaniques

Joyeux Noel et Meilleurs Vux pour 2008