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June 22, 2009P. Colas - Analysis meeting
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D. Attié, P. Colas, M. Dixit, Yun-Ha Shin(Carleton and Saclay)
ILC TPCILC TPC
Micromegas résistifsMicromegas résistifs
Réunion RESIST – 26 juin 2009
Introduction
26 juin 2009 2Réunion RESIST
• Résolution spatiale pour la TPC de l’ILC : < 100 μm
- étaler la charge en utilisant une couche résistive- faire un barycentre
• Autres avantages
- réduire le nombre de voix d’électronique (pad ~3mm)
- protéger l’électronique
• Grand Prototype de TPC (Ø = 80 cm) pour choix techno
24 lignes x 72 colonnes
<Taille des pad> ~ 3x7 mm2
17 cm
23 cm
• Trois panneaux ont été montés et testés sur le grand prototype et l’aimant 1T, Ee = 5 GeV :
- anode standard- anode résistive (kapton chargé carbone) de résistivité ~ 2.8 MΩ/□- encre/pâte résistive de résistivité ~1-2 MΩ/□
Tous fabriqués au CERN (Rui de Oliviera)
Panneaux Bulk Micromegas testés à DESY
Bulk micromegas standard, non résistif Bulk Micromegas avec Kapton chargé au carbone
mai-juin 2009
novembre 2008
26 juin 2009 3Réunion RESIST
Exemple de signaux enregistrés
• Kapton résistif
• Z = 5 cm
• B = 1T
• gaz : T2K
• peaking time : 100 ns
• échantillonage : 25 MHz
26 juin 2009 4Réunion RESIST
Pouvoir séparateur des traces
r
φ
z
26 juin 2009 5Réunion RESIST
Nouvelle électronique T2K
26 juin 2009 6Réunion RESIST
• Electronique T2K nominale - Puce AFTER avec possibilité de réduire le shaping time au minimum
• Shaping
• Peaking time : 500 ns
• Sans Shaping
• Peaking time : 100 ns
25 MHz
25 MHz
Résolution spatiale
• Résolution à z=0 : σ0 = 54.8±1.6 μm avec des pads 2.7-3.2 mm (wpad/55)
• Nombre effectif d’électrons : Neff = 31.8±1.4
eff
2d2
0x N
zCσσ
Préliminaire
26 juin 2009 7Réunion RESIST
Description des anodes résistives
DétecteurCouche
diélectriqueCouche résistive Résistivité (MΩ/□)
Kapton résistif Epoxy-glass75 μm
Kapton chargé au carbon
25 μm
~4-8
Encre résistive Epoxy-glass 75 μm
encre (3 couches)
~50 μm~1-2
Kapton résistif Encre résistive
PCB
Prepreg
Kaption résistif
PCB
PrepregGlue
1-2 μm
Glue
1-2 μm
Encre résistive
26 juin 2009 8Réunion RESIST
Comparaison à B=1T, z ~ 5 cm
• RUN 310
• vdérive = 230 cm/μs
• Vmesh = 380 V
• Peaking time: 500 ns
• Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz
• RUN 549
• Vdérive = 230 cm/μs
• Vmesh = 360 V
• Peaking time: 500 ns
• Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz
26 juin 2009 9Réunion RESIST
Kapton résistif Encre résistive
Pad Response Functions, z ~ 5 cm
Γ = 7 mm
δ = 10 mm
Γ = 11 mm
δ = 13 mm
xpad – xtrack (mm)xpad – xtrack (mm)
xpad – xtrack (mm)xpad – xtrack (mm)
σz=5cm = 68 μm σz=5cm = 130 μm !
26 juin 2009 10Réunion RESIST
Kapton résistif Encre résistive
Conclusions
• Deux Bulk Micromegas avec anode résistive ont été testés dans le cadre d’EUDET à DESY avec un aimant de 1T pour réduire la diffusion transverse
• La technologie Kapton chargé au carbone donne de meilleurs résultats que la technologie à encre résistive
• Une première analyse confirme une excellente résolution à faible distance de dérive avec le Kapton résistif chargé au carbone : 55 μm pour des pads 3 mm
• Nouvelle analyse des données à 5T par Stephen Turnbull 40 μm au lieu de 50 μm !
• Pour le futur : tester plusieurs types de couches résistives (différents RC) afin de choisir la technologie, puis construire 7 modules avec une électronique plus intégrée.
• Prochaine étape, faire deux détecteurs avec la même couche résistive Kapton chargé au carbone (~1 MΩ/□), mais deux routages différents.
26 juin 2009 11Réunion RESIST
June 22, 2009P. Colas - Analysis meeting
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D. Attié
ILC ILC
TimePix ProtectionsTimePix Protections
Réunion RESIST – 26 juin 2009
Protection des puces TimePix
26 juin 2009 13Réunion RESIST
• Le silicium amorphe (a-Si:H) jusqu’à 10 μm donne une protection efficace mais avec l’étalement sur plusieurs pixels (2-3 pour 20 μm).
• Mais processus long et coûteux
3 μm 20 μm
Nouvelle protection des puces TimePix
26 juin 2009 14Réunion RESIST
450V
100V
• Nouvelle protection : nitrure de silicium (Si3N4)
• Processus plus courant que le silicium amorphe
• Tests récents à DESY avec plusieurs épaisseurs
• Collaboration en cours avec le LAAS
NIKHEF(MESA+, Univ. Twente) 210Po in He/Iso en mode TOT
~5 μm
26 juin 2009 15Réunion RESIST
Détermination de la Pad Response Function
• Fraction de la charge sur un padvs xpad – xtrack
(normalisé à la charge du pad central)
Montre la dispersion de charge sur 2-3 pads(données avec 500 ns de shaping)
• Puis ajustement x(cluster) en minimisant le χ² fit, et ajustant toutes les lignes simultanément
xpad – xtrack (mm)
Taille pad
xpad – xtrack
(mm)
26 juin 2009 16Réunion RESIST
Résidus (z=25 cm)
Résidus (xligne-xtrack) sont gaussiens
ligne 1 ligne 2 ligne 3
ligne 4 ligne 5 ligne 6
26 juin 2009 17Réunion RESIST
Déviation des résidus (z=25 cm)
• déviation restante après correction :moyenne des résidus xligne-xtrack = f(xtrack)
• variation jusqu’à 50 μm
• avec une périodicité d’environ 3mm (largeur de pad)
ligne 0
ligne 3
ligne 8
ligne 1
ligne 2 ligne 4
ligne 5
26 juin 2009 18Réunion RESIST