Prace na WFiIS AGH nad detektorem świetlności LumiCal dla ILC (CLIC)

Podobne dokumenty
Przedwzmacniacz ładunkowy do testowania prototypów detektorów krzemowych dla detektora LumiCal liniowego akceleratora TESLA

Transceiver do szybkiej komunikacji szeregowej i pętla fazowa do ogólnych zastosowań

J14. Pomiar zasięgu, rozrzutu zasięgu i zdolności hamującej cząstek alfa w powietrzu PRZYGOTOWANIE

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania w CMS metodą Tag & Probe

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

Analizy Ilościowe EEG QEEG

cennik detaliczny , ,- seria wzmacniacz zintegrowany 1010 odtwarzacz CD

18. ĆWICZENIE LABORATORYJNE 18 Badanie modułu krzemowych detektorów pozycjoczułych do detekcji promieniowania X

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

WZMACNIACZ OPERACYJNY

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

ANALIZATOR TOPAS 1000 (FLUKE 1760) POMIARY PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Detektor Fazowy. Marcin Polkowski 23 stycznia 2008

Załącznik I do siwz. Strona1

PL B1. Sposób i układ pomiaru całkowitego współczynnika odkształcenia THD sygnałów elektrycznych w systemach zasilających

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Podstawy transmisji sygnałów

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 05/05/2017, Kraków

PowerLab 4/35 z systemem LabChart Pro

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Funkcje sterowania cyfrowego przekształtników (lista nie wyczerpująca)

Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej i Jakości Energii Elektrycznej.

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

Przetworniki pomiarowe obrotu i przesunięcia liniowego


Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

T 1000 PLUS Tester zabezpieczeń obwodów wtórnych

Oddziaływanie Promieniowania Jonizującego z Materią

Podstawy Mikroelektroniki

Szumy układów elektronicznych, wzmacnianie małych sygnałów

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JFM DE-s Punkty ECTS: 2. Kierunek: Fizyka Medyczna Specjalność: Dozymetria i elektronika w medycynie

SERIA RR Szybki moduł przekaźnikowy 8 A

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

1. Opis płyty czołowej multimetru METEX MS Uniwersalne zestawy laboratoryjne typu MS-9140, MS-9150, MS-9160 firmy METEX

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

MULTIMETR CYFROWY TES 2360 #02970 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Opisy efektów kształcenia dla modułu

Nowe Titre de la présentation. Pomiar, analiza i jakość energii elektrycznej

CZAS ŻYCIA MIONÓW. I. Cel ćwiczenia i metoda pomiarów

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Zaawansowana analiza mocy i jakości energii z wykorzystaniem wielokanałowych, synchronicznych systemów rejestracji danych firmy Dewetron

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

Sprzęt i architektura komputerów

Transformata Fouriera

Spektrometr XRF THICK 800A

Fizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe

Politechnika Gdańska Wydział Chemiczny Gdańsk, dnia r

Polacy i Polska w technologiach detektorów w CERN-ie. L. Zwalinski CERN EP/DT December 16 th 2016

Struktury specjalizowane wykorzystywane w mikrokontrolerach

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 11/04/2018, Kraków

ZAŁĄCZNIK I DO SIWZ. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY (DN 031A)

Podstawowe funkcje przetwornika C/A

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

4. Dane techniczne 4.1. Pomiar częstotliwości Zakres pomiaru Czas pomiaru/otwarcia bramki/

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

3GHz (opcja 6GHz) Cyfrowy Analizator Widma GA4063

Przetwarzanie AC i CA

L.Dz./PRO-dzpz / 2820 /2018 Tarnów, ZAPYTANIE OFERTOWE

Przetworniki A/C. Ryszard J. Barczyński, Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w urządzeniach EAZ firmy Computers & Control

Laboratorium Analizy i Poprawy Jakości Energii Elektrycznej.

Badanie uproszczonego zabezpieczenia szyn przy wykorzystaniu zabezpieczeń typu: ZSN5L

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Zaprojektowanie i zbadanie dyskryminatora amplitudy impulsów i generatora impulsów prostokątnych (inaczej multiwibrator astabilny).

Badanie działania bramki NAND wykonanej w technologii TTL oraz układów zbudowanych w oparciu o tę bramkę.

Światłowodowy kanał transmisyjny w paśmie podstawowym

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁU PRZETWORNIKA OBROTOWO-IMPULSOWEGO

Rys. 1. Wygląd panelu milisekundomierza M-1.

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Rys. 1. Sposób podłączenia przetworników z płytką Nexys 4.

Opis czytnika TRD-80 CLASSIC ver Moduł czytnika transponderów UNIQUE z wbudowaną anteną

Część 4. Zagadnienia szczególne. b. Sterowanie prądowe i tryb graniczny prądu dławika

WYJŚCIA PRZEKAŹNIKOWE

Jak działają detektory. Julia Hoffman

Research & Development Ultrasonic Technology / Fingerprint recognition

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia: Zestaw do badania cyfrowych układów logicznych

POLSKIEJ AKADEMII NAUK Gdańsk ul. J. Fiszera 14 Tel. (centr.): Fax:

SERIA RB Przekaźnik bistabilny 8 A

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

Fotometria CCD 3. Kamera CCD. Kalibracja obrazów CCD

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV

Cyfrowy wzmacniacz AED dla przetworników tensometrycznych.

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Regulator napięcia transformatora

MCAR Robot mobilny z procesorem AVR Atmega32

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Usługi kontrolno pomiarowe

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

rh-pwm3 Trzykanałowy sterownik PWM niskiego napięcia systemu F&Home RADIO.

Transkrypt:

Prace na WFiIS AGH nad detektorem świetlności LumiCal dla ILC (CLIC) Marek Idzik Warszawa 18/06/2010

Plan Wprowadzenie - FCAL Detektor LumiCal Sensory&Fanout System odczytu detektora LumiCal Front-end ADC Podsumowanie

FCAL Collaboration Partnerzy z wielu krajów AGH-UST, Krakow DESY, Germany IFJPAN, Krakow JINR, Dubna LAL, Orsay NCP & HEP, Minsk Royal Holloway University, London Tel Aviv University University of Colorado, Boulder VINCA, Belgrade Yale University, New Haven Tohoku University, Japan CERN Cooperation with SLAC Na WFiIS AGH dla ILC (CLIC) pracuje: 3 pracowników naukowych 2 doktorantów, ~3 magistrantów Prace na AGH finansowane z: EUDET FP VI & SPUB koniec 2010 MC-PAD FP VII & SPUB do 2012 Złożone wnioski: AIDA FP VII (faza negocjacji) FITAL sieci naukowe na razie bez finansowania...

Zadania detektorów FCAL Kolaboracja FCAL rozwija tzw. Very Forward Detectors dla ILC, czyli przede wszystkim: LumiCal i BeamCal obydwa są kalorymetrami, mierzą energię i ślad cząstek ~3 ra m 7 1-7 40 ~5- IP 2.5, d m I od 6, 3. d a mr Precyzyjny pomiar całkowej świetlności (ΔL/L ~ 10-4) P d mo IP Diagnostyka wiązki na podstawie par z beamstrahlung Wyzwania: Wysoka precyzja, duża okupancja, obciążenia radiacyjne, szybki odczyt duży zakres sygnałów!

Detektory FCAL LumiCal praktycznie w całości budowany jest przez AGH+IFJPAN. To jedyny tak konkretny wkład aparaturowy polskich grup dla ILC BeamCal LumiCal ILC RDR

Detektor LumiCal Dwa kalorymetry kanapkowe Si/W Każdy zbudowany z 2 półcylindrów, składających się z 30 warstw Każda pół-warstwa sensora sklada się z 24 sektorów azimutalnych, z których każdy ma 64 radialne pady Każda warstwa grubości X0 składa się z absorbera (wolframu grubości 0.35cm) I sensora (Si o grubości 320 m) Razem: 2*30*48*64 = 184320 kanałów

Sensory i Fanout dla LumiCal-a (IFJ) Hamamatsu S10938-8380 Sensory Hammamatsu (30 4 sektory) L2 Channel 1-64 Standardowy krzem Prąd upływu<10 na/cm2 @ 200V Wysokorezystywny krzem o podłożu typu n, grubość 320um Pady P+ z metalizacją Al(sprzężone DC) Fanout kaptonowy 50um grubości może uda się go pozbyć... L1 R1 y R2 x

LumiCal - pomiary sensorów (IFJ+AGH) Pomiary C-V oraz I-V wykonane na probstacji Napięcie zubożenia ~50V Prądy upływu ~2nA/pad

System odczytu detektora Promieniowanie jonizujące indukuje impuls prądowy na elektrodach sensora Preamplifier - całkuje impuls prądowy sensora, dając sygnał proporcjonalny do ładynku zdeponowanego w sensorze (w Si ~3.6 ev/ parę elektron-dziura) Shaper - filtruje i wzmacnia sygnal by osiągnąć maksymalny stosunek sygnału do szumu (S/N), decyduje o czasie trwania sygnału zgodnie z oczekiwaną częstością zdarzeń ADC - konwertuje sygnał do postaci cyfrowej o zadanej rozdzielczości Elektronika Front-end Promieniowanie ADC Sygnał zwykle impuls prądowy, niosący ładunek w zakresie fc-pc Sensor zwykle widziany jak pojemność w zkresie 0.1-100 pf Sensor Preamplifier Shaper DSP... DAQ

Istotne parametry LumiCal-a Zakres sygnałów: od 2 fc (miony w modzie kalibracyjnym) do ponad 10 pc (w modzie fizycznym) Okupancja: do ~4% (beam-strahlung), poniżej 1% (bhabha) Sensory Si ze sprzężeniem DC. Cdet ~10-100 pf/pad, plus fanout ~1pF/cm, prąd upływu ~1-10 na/pad) Czas pomiędzy zderzeniami ~ 350 ns Po ~1ms wiązki ~200ms przerwy, by uzyskać mały średni pobór mocy należy wyłączać elektronikę w przerwie

Architektura odczytu detektora LumiCal Front-end ASIC 32-64 kanały (na razie 8 kanałów) ADC na każdy kanałów Prototypy w AMS 0.35 um

Preamplifier&PZC&Shaper U out s s 1/C p R p 1 1 = I in s C f C i R s s 1/ C f R f s 1/C i R i s 1/ C p R p R s ASIC z 8 kanałami Przełączane wzmocnienie (od MIP=4fC do ~10pC) Zakres Cdet ~ 0-500 pf 1st order shaping Tpeak ~ 60 ns Moc < 9 mw/chan

Pomiary Front-end-u Kształt impulsu Wzmocnienie Szumy Wyniki pomiarów zgodne z założeniami

Projekt ADC typu pipeline 10 bit pipeline ADC 1.5 bit na stopień Próbkowanie 3-30 Ms/s W pełni różnicowa architecture Możliwość wyłączenia w przerwie pomiędzy wiązkami

Pomiary statyczne ADC Bardzo dobra liniowość INL < 1LSB, DNL < 0.5 LSB

Pomiary dynamiczne ADC Przykład widma FFT: sygnał sinusoidalny na wejściu, robimy transformatę Fouriera z kodów wyjściowych... SFDR 3.4MHz @ 35Msps sygnał pierwsza harmoniczna szum Dyskretna transformata Fouriera najlepszym narzędziem do charakteryzacji ADC

Pomiary dynamiczne ADC SNHR stosunek sygnału do szumu bez harmonicznych THD stosunek sygnału do harmonicznych SINAD stosunek sygnału do szumu Efektywna liczba bitów ENOB=(SINAD-1.8)/6=9.3 Pomiary zgadzają się z symulacjami Prototyp wielokanałowego (8) ADC już wyprodukowany, właśnie zaczynamy testy!

Przygotowanie beam-testu na sierpień 2010 LumiCal Dedykowana płytka PCB Sensory dla LumiCal-a (Si) i BeamCala-a (GaAs) 8 ASIC-ów front-end (64 kanały) Fanout-y (LumiCal, BeamCal) ADC zewnętrzne (na razie) BeamCal

Przygotowanie beam-testu 4 x 8 kanałów pracuje Crasstalk < 5%

FCAL: ILC vs CLIC Kolaboracja FCAL rozwija detektory LumiCal i BeamCal także z myślą o CLIC FCAL rozpoczęło prace dla CLIC niedawno, więc ich zaawansowanie jest niewielkie Koncepcja architektury detektorów jest podobna w obu przypadkach Bardzo istotne różnice wystąpia w odczycie detektorów ze względu na parametry czasowe wiązki: w ILC sygnał zegar 369ns, w CLIC ze względu na bardzo krótki czas pomiedzy zderzeniami, każdy kanał będzie się musiał samowyzwalać 5Hz ILC / 50 Hz CLIC będzie mialo konsekwencje w wyłączaniu odczytu i poborze mocy Uszkodzenia radiacyjne w CLIC??? Wiele innych różnic...

Podsumowanie Na WFiIS AGH prace nad projektem i budową detektora świetlności LumiCal dla ILC (CLIC) postępują w niezłym tempie Obecnie prace finansowane są z projektów europejskich (i SPUBów) EUDET (do końca 2010), MC-PAD W ciągu następnych 3 lat (wraz z IFJ) będziemy chcieli stworzyć rozsądny prototyp modułu detektora LumiCal (np. kilka warstw zawierających po 4-8 sektorów detektora każda) z kilkoma tysiącami kanałów Równolegle powinniśmy niedługo zacząć prace nad wersją systemu detekcji spełniającą wymagania zderzacza CLIC...

FCAL architecture LumiCal