Stan prac nad trygerem RPC dla LHC (i przegląd projektu CMS) Stan prac nad instalacją detektora CMS RPC w systemie wyzwalania detektora CMS Pierwsze dane z LHC Seminarium FWE, 17 października 2008

CMS (Compact Muon Solenoid) MB, RB ME, RE ECAL: EB, EE HF TK HCAL: HB, HE Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Czerwiec 2006 przed MTCC 13.10.2006 „CMS rok przed pierwszymi zderzeniami w LHC” Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

ROK 2007 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Detektor CMS DZIŚ Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Montaż rury wiązki Maj, Czerwiec 2008 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Montaż detektora mozaikowego Lipiec 2008 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Instalacja denek ECALa Lipiec 2008 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Zamknięcie CMS Sierpień 2008 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Podnoszenie HF Sierpień 2008 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Detektor zamknięty (09.2008) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Działanie detektora Wszystkie podstawowe składniki detektora działają - cewka - tracker (pixel,strip) - kalorymetry (ECAL,HCAL) - komory mionowe (CSC,DT,RPC) Ciągle niegotowe są: preshower, RPCE-, CASTOR Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Testy integracyjne detektora 2007/8 GRES (wrzesień 07), GREN (paźdz., grudz.’07) GRUM (marzec) CR0T Cruzet1 (maj) Cruzet2,3,4 (czerwiec, lipiec, sierpień) 10x MWGR Global Run (8-10 paźdz.)! CRAFT1 (13-27 paźdz.), CRAFT2 (3-17 listopada.) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Cruzet4 September 10 Cruzet3 Cruzet2 Cruzet1 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Nice Cosmic Muons pT =6.19 GeV pT =16.4 GeV pT =1.6 TeV?!! Shower in first muon station pT =6.19 GeV pT =16.4 GeV pT =1.6 TeV?!! Seminarium FWE, 17 października 2008 Chang Liu, 26-Mar-17 Marcin Konecki, UW 15

Global Cosmic Muons A short run with tracker and magnetic field (3T) pT =73 GeV Seminarium FWE, 17 października 2008 Chang Liu, 26-Mar-17 Marcin Konecki, UW 16

RPC w systemie wyzwalania CMS Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Trigger System Evaluates the data of every event and decides whether record reject Evaluates the data of every event and decides whether record the event data to the mass storage or reject it Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Tryger dla LHC – idea CMS Przypadki zaakceptowane przez stopień pierwszy systemu wyzwalania (LV1, dedykowany, programowalny hardware) kierowane są do zespołu procesorów CPU, gdzie podejmowana jest ostateczna decyzja trygera wyższego stopnia (HLT) o odrzuceniu lub . zapamiętaniu przypadku. Max HLT input: 100kHz Max HLT output: O(100Hz) Selekcja rzędu 1do 1013 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Overview of Level 1 Trigger Trigger subsystems search for trigger objects, rank them and sort Applies thresholds, depending on trigger objects localization and coincidence Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

RPC - Resistive Plate Chambers readout strips bakelite HV - + isolator graphite  Gaseous, fast detectors, optimized for muons measurements Gas gap thickness: 2 mm Readout Strips: pitch: 0.5 – 4 cm, length: 20 -130 cm High Voltage ~ 9.5 kV Gas mixture: 96.2% C2H2F4, 3.5% isoC4H10, 0.3% SF6 Time resolution ~ 1 ns Efficiency > 95% @ 1kHz/cm2 Chamber noise < 5 Hz/cm2 Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

RPC PAC Muon Trigger overview Detector Counting room Control & diagnostic LVDS cables Link Board Synchronization Unit & LMUX Trigger Board Ghost Buster & Sorters SYNCH. & LDMUX PAC GB & Sorter Optic Links 90 m @ 1.6 GHz 1732 fibers PAC 1640 Link Boards in 136 Boxes, Steered by Control Boards FEB To the Global Muon Trigger PAC FEB Data Concentrator Card RMB 108 Trigger Boards in 12 Trigger Crates To DAQ Resistive Plate Chambers Up to 6 layers of detectors. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Serce systemu: Trigger Board kasety trygera RPC RMB GB PAC (tryger) wyjście danych wejscie danych Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

System complexity 2 000 chambers of different shapes Boards: FEB, DB, CB, LB, FEC, SP, TB, TCB, HSB, FSB, DCC, PAC, RMB, 2 000 chambers of different shapes 165 000 strips – 1 bit electronic channels ~15 types of electronic boards ~2 000 pieces of electronic boards Synchronous system, working @ 40 MHz Most boards programmable Most boards controlled by computers Kilometers of cables (electrical and optical) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

PAC Tryger – zasada działania (I) Tor mionu w detektorze CMS W obszarze wewnętrznym cewki panuje pole magnetyczne o indukcji 4 Tesle, powodujące zakrzywienie torów cząstek naładowanych. W obszarze zewnętrznym pole o wartości 1.8 Tesli jest skierowane przeciwnie powodując gięcie torów w przeciwną stronę. Promień krzywizny toru mionu zależny jest od jego pędu. Znaczny rozrzut torów o takim samym pędzie spowodowany jest przez proces rozpraszania wielokrotnego oraz fluktuacje strat energii. Miony o niskich pędach zatrzymywane są w żelazie. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

PAC Tryger – zasada działania (II) Mion przechodząc przez komory RPC znajdujące się w stacjach mionowych powoduje zapalenie pasków (stripów) komory. PACT – znajduje koincydencje zapalonych pasków w różnych płaszczyznach. Układ przestrzenny zapaleń porównywany jest ze wzorcem umożliwiając określenie pędu mionu. Pożądane cechy trygera: Czystość: np. wymaganie zapaleń pasków we wszystkich możliwych płaszczyznach Maksymalna efektywność akceptacja przypadków z brakiem zapalonych pasków; niskoenergetyczne „nietypowe” miony często rozpoznawane jako wysokoenergetyczne. Opracowano różne algorytmy dla trygera PAC (baseline, memory improved) oraz różne wzorce. Ich użycie uwarunkowane wymaganiami doświadczalnymi i parametrami komór. Q L T Y Q L T Y Q L T Y Q L T Y Q L T Y Niskoenergetyczny MION (6/6), mało prawdopodobny ze względu na rozpraszanie wielokrotne Wysokoenergetyczny MION (5/6) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Uruchamianie trygera RPC Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Działanie detektora RPC Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Niepokojące rozkłady w liczbie trafień (digi) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Rezultaty synchronizacji Box size proprional to no of links with noisy links contribution from noisy links RMS of bx dist Noise Endcap Barrel bx bx Data synchronisation wrt RPC trigger Require review Current understanding of noisy links: detector or faults in FEB/LB power supplies OK Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Status Zainstalowane i uruchomione zostały wszystkie kasety Sprawdzona została poprawność wszystkich połączeń optycznych Chwilowe problemy z kilkoma zasilaczami, HSB, backplane Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

RPC trigger wrt DT DT bx RPC bx Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

TC5 Trigger tower Δ BX= 0 1 Trigger from TC8 OTHER crate required. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Typical example of run Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Typical histograms from LB mon. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Open issue – sticky hits Story: observed large fluctuation of RPC trigger rate. Triggers come from W+1. Reason: „noise” is present (readout) at the same strips (trigger by trigger) so PACT generates trigger in spike. Need to understand a source of bad input data but it is not „trigger feature”. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Spikes in rate during magnet ramping Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Szum w czasie włączania pola (1T) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Pierwsze próby z LHC Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

First Beams First beams…. After almost 20 years of design and construction CMS started taking data with LHC beams. Sun/Mon, 7-8 Sept. Single shots of Beam 1 (clockwise via ALICE) onto collimator 150m upstream of CMS, ~ 1 hour Large CSC events require CSC FEDs to be taken out of readout… (later solved, and CSCs go to reduced HV for subsequent dumps) Allows synchronization of BPTX trigger (good prep for Wed.) Tues, 9-Sept 20 shots of Beam 1 onto collimator 150m upstream of CMS Wed., 10 Sept. Nice splash events observed when beam onto collimators (as before), 100-1000 TeV observed in ECAL-HCAL Halo muons observed once beam started passing through CMS Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

10 września 2008 Achieved Beam 1 injected IP2 Threaded around the machine in 1h Trajectory steering gave 2 or 3 turns Beam 2 injected IP8 Threaded around the machine in 1h30 Q and Q’ trims gave a few hundred turns Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Beam Pickup BPTX Beam Pickup (ch1) CMS Beam Condition Monitors (ch 3, 4) Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Halo Muons in CSCs and HB Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Beam shots (19.09) in RPC data RPC digis RUN 63198 Event number Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

BX in beam shots BX id Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Beam shots (ev. 3660) BX= -3 BX= -2 c·25ns=7.5m shot BARREL BX-3 ENDCAP ENDCAP On the top of above activity visiable in next BX’es. Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW

Podsumowanie LHC po latach przygotowań zaczyna działać. Tryger RPC działa Konieczna poprawa jakości danych z detektora Czeka nas uruchomienie drugiego endcapu. Kierunek – fizyka Seminarium FWE, 17 października 2008 Marcin Konecki, UW