Upgrade delle camere DT

Il rivelatore DT è particolarmente importante per la misura dell’impulso di muoni ad alto momento trasverso, che sono cinematicamente favoriti nella zona centrale del rivelatore, ad alti valori di η. Le camere a deriva e l'elettronica ad essi associata forniscono anche un robusto trigger muonico autonomo, con una precisa assegnazione del bunch crossing corrispondente.

L'output del trigger muonico di Fase 2 dovrà essere combinato in modo ottimale con quello del Tracker, per ottimizzare la risoluzione della misura dell’impulso. Allo stesso tempo, la funzionalità standalone del trigger dei muoni dovrà essere mantenuta per garantire un'alta efficienza anche su tracce con parametri di impatto elevati, per le quali il trigger del tracciatore sarà inefficiente. L'uso della tecnologia  adottata per l'attuale sistema DT è stato possibile grazie al basso rate di hits nelle camere e alla intensità relativamente bassa del campo magnetico locale. Alla partenza di HL-LHC, il sistema avrà più di 20 anni e dovrà funzionare per altri 10 anni, integrando una luminosità ∼10 volte maggiore di quella per cui era stato progettato.

Il nuovo sistema dovrà mantenere le prestazioni del sistema attuale, del trigger e della ricostruzione, alle condizioni di trigger/DAQ che CMS adotterà per la Fase 2 (velocità di trigger L1 500–750 kHz e latenza  12,5 μs) e con un rate di background molto maggiore. Le camere a deriva attualmente in uso rimarranno in CMS anche durante la Fase 2 di LHC e studi preliminari hanno mostrato che quelle più esposte potrebbero subire un importante  invecchiamento da radiazione. Da tempo è iniziato un ampio programma di ricerca e sviluppo mirato a trovare soluzioni per mitigare questo problema che, sicuramente, interesserà l'elettronica di front-end montata sulle camere, i cosiddetti Minicrates (MiC1) e, con buona probabilità, anche il funzionamento delle camere stesse. Inoltre, i nuovi requisiti richiesti dal Trigger/DAQ di CMS superano le attuali capacità dei MiC, per cui si è deciso già da qualche tempo di sostituire tutti i MiC1 e l'elettronica di back-end ad essi associata con i Minicrate Phase-2 (MiC2) e un nuovo back-end (vedi figura).

This image for Image Layouts addon
Elettronica DT attuale (sinistra) e aggiornata (destra). Nella versione Fase 1 ogni Minicrate MiC1 invia i dati tramite traduttori da rame a fibra ottica (CuOF) alla caverna di servizio, dove il sistema TwinMux combina e trasmette le primitive di trigger (TPG), inclusi i dati dagli RPC e calorimetro adronico esterno HO. I moduli μROS raccolgono i dati dai TDC e inviano gli eventi al sistema di acquisizione dati di CMS. Nella Fase 2 (parte destra della figura) i nuovi Minicrate (MiC2) inviano i dati dai TDC delle camere tramite collegamenti ottici a un patch-panel all'interno della caverna sperimentale, da dove vengono trasferiti al back-end, che genera il trigger e procede all'”event building”.

Le informazioni dettagliate relative al progetto di upgrade del sistema DT, nonchè quelle relative al progetto di upgrade di tutti gli altri componenti del rivelatore di muoni (RPC, CSC e GEM) sono reperibili nel  PDF   “The Phase-2 Upgrade of the CMS Muon Detectors – Technical Design Report ” (365 pagine)

Image

Gruppo CMS Bologna

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
c/o Dipartimento di Fisica e Astronomia
viale Berti Pichat 6/2
40127 Bologna, Italy

Contact:
Andrea Perrotta
+39 051 20 95140

Link utili