TOTEM / LHC & DC S

CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI

TOTEM / LHC & DCS

Sziklai JánosRMKI

TOTEM kollaboráció


TOTEM DCS CSAPAT

Kordinátor: Fernando Lucas Rodriguez*Steering Board: Ivan Atanassov

Federico RavottiPaolo Palazzi

Sami Heikki Sakari StoeckellSziklai János

* ”Design, Development and Verification of the Detector Control System for the TOTEM experiment at the CERN LHC” PhD thesis, Universidad de Sevilla, October 2009

• A TOTEM DCS projekt a szokásos nem-hierarchikus, a HEP kísérletek együttműködési és informális stílusát követi, amelyet az European Collaborative Space Projects-nél [http://www.ecss.nl/] jelenleg alkalmazot,t struktúrált megközelítéssel erősítettünk meg.

• Tervezési metodológiaként a Goal Directed Project Management (GDPM) módszerét alkalmazzuk.

• A CERN-ben jelenleg alkalmazott CVS rendszer helyett a Subversion alapú Software Version Control-t használjuk

• Több, az Information Technology friss fejlesztésein alapuló eszközt (Use case, UML State model, etc.) alkalmazunk.


TOTEM Magyarország

TOTEM (1997-)

Totem-Magyarország (2006-)

Fizika: PHENIX ZDC, RHIC eredmények

Projekt történet:

Kezdeményezés, érdeklődés: 2006 április

TOTEM Executive Commitee befogadás: 2006 Május

TOTEM Spokesperson Budapesti látogatása: 2006 December

Magyar kutatók munkája elindul(TOTEM költség): 2007 Január

OTKA és OTKA NKTH pályázatok sikere: 2008 tavasz

TOTEM Coll. Board teljeskörű magyar tagság: 2008 április

TOTEM-Hungary MoU aláírás, LHC RRB: 2008 november


FŐBB TOTEM CÉLOK: Teljes hatáskeresztmetszet mérése 1 mb

abszolút hibával, luminozitásfüggetlen módszerrel. Feltétel: a rugalmas p+p szórás (a lehető legkisebb |t| 10-3 GeV2 négyes momentum négyzet (-t p22) transzferig) és a rugalmatlam p+p kölcsönhatási hozam egyidejű mérése előreszögekben a megfelelő akceptanciával

Rugalmas protonszórás vizsgálata széles momentum transzfer tartományban -t 10-3 GeV2 - 10 GeV2 négyes momentum transzferig

Diffraktív disszociáció vizsgálata, egyes (single), dupla és központi diffrakciós topológiákat is beleértve, az előre szögű inelasztikus TOTEM detektorokat a CMS detektoraival kombinálva.


Diffraktív folyamatok• Difftaktív folyamatosztályok és

hatáskeresztmetszetek (Tevatron mért 1.8 TeV-en, LHC becsült 14TeV-en)


Végső cél : ~1 % pontosságElőzetes cél: ~5 % pontosság Luminozitástól független módszer:

Kiindulás az LHC luminozitás becsléshez Az LHC hatáskeresztmetszet mérés

lényeges összetevője Valamennyi rendelkezésre álló hadron adatra történt

illesztés:

COMPETE Collaboration, PRL 89 (2002) 201801.

A TOTEM mérés 1

Teljes pp hatáskeresztmetszet mérése

L 1 2

16Nel N inel 2

dNel /dt t0


Kísérleti Megoldások

• Teljes hatáskeresztmetszet precíz méréséhez:

„Római Edény”-párokba beépített szilicium detektorok az IP5 mindkét oldalán, attól szimmetrikusan 147 és 220m távolságban, egymástól 4 m-re.

• Előreszögekben szükséges akceptanciához:

T1 és T2 töltött részecske tracking teleszkópok elhelyezése – töltött részecske tracking és triggering képességeket ad a CMS-nek a 3 6.5 pszeudorapiditás tartományban.


TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5

~14 m

CMSCMST1:3.1 << 4.7

T2: 5.3 < < 6.5

10.5 m T1T1 T2T2

HF

RP2RP22020RP1RP14747

Hasonló detektorkonfiguráció az IP5 mindkét oldalán: mindegyik detektor trackingként és triggerként is szolgálhat

Roman Pot-ok: a nyalábközeli rugalmas és rugalmatlan protonokat mérik

Inelasztikus teleszkópok: inelasztikus eseményekben töltöttrészecskék és vertex rekonstrukcióT1: 3.1 < < 4.7

T2: 5.3 < < 6.5

T1: 18 – 90 mrad

T2: 3 – 10 mrad

RP: 5 – 500 rad (optika függő)

IP5


TOTEM Detectors


TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5


A TOTEM apparátus képességei

• Nagy pszeudorapiditású töltött részecskék detektálásának egyedülálló lehetősége• Ideális eszköz az előreszögű jelenségek tanulmányozására (rugalmas és diffraktív szórás)• A rugalmatlan eseményeknél az energiafolyás és a multiplicitás az előreszögekbe kicsúcsosodik


T1 teleszkóp CSC (Chatode Strip Chambers)

• 5 rétegben CSC kamrák csökkenő átmérővel • 2 x 3 trapezoid alakú CSC detektor elem


T1 teleszkóp - részletek


T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban


T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban

• A T1 detektornegyedek teszteléséhez Cu targetet helyeztünk a H8 tesztnyalábjába, ugyanolyan távolságra, mint a T1 detektonak az IP-től való távolsága.

A pion nyaláb triggerét a target előtt és mögött elhelyezett szcintillátorok szolgáltatták


T1 teleszkóp tesztelése a H8-banEsemény display

wires “G-side” strips“W-side” strips

A tergetpozíció rekonstrukciója

(track intersection at z = 0)


T2 Teleszkóp GEM (Gas Elecron Multiplier)

Castor

Collar

Castor

T2 GEM

10 tripla GEM réteg az IP mindkét oldalán, amely képes nagy részecskefluxusok elviselésére5.3 < || < 6.6

Tervezés & installáció a CMS-se együtt

A GEM kamra végső alakja

Beam


T2 Teleszkóp a teszt nyalábban


1. negyedInstallálva a minus far side -on2. negyed Installálva a plus far side -on3. negyed Installálva a plus near side -on 4. negyed Installálva a minus near side -on

A teljes T2 detektor az IP-nél installálva


Roman Pot detektorok

• Speciális mozgatható detektoregyüttes saját vákuumtérben• Roman Pot párok egymástól 4 m-re az IP-től 147 és 220 m-re


Horizontal Pot Vertical Pot BPM

Roman Pot-ok mozgatása

• CERN-i fejlesztés• Mechanikus kar, amely a proton nyaláb irányában mozog• Működésének az LHC-ra nézve biztonságosnak kell lennie• A Fermilabban egy Roman Pot incidens 2 hónapi leállást okozott 2003-ban


Közeli együttműködésben az LHC-vel

Roman Pot-ok az LHC alagútban

Far stations at 220 m Near stations at 220 m


A DCS a Run Control and Monitoring System (RCMS) alárendeltje. Az RCMS feladata az adatgyüjtési folyamat teljeskörű vezérlése és felügyelete

A DCS elsődleges funkciója a detektornak és környezetének teljeskörű vezérlése

A DCS kapcsolatban áll külső egységekkel: az RCMS-sel, az LHC-val, a DAQ-kal, RP mozgatás, stb.

A DCS vezérli és felügyeli a kísérlet környezetét szabályozó rendszereket, amely feladatok hagyományosan a „Slow Control”-rendszerhez tartoztak, pl.:

A detektor elektromos tápellátásának kezelése (HV, LV) Környezet monitorozása (hőmérséklet, sugárzás, vákuum,

páratartalom, ...) Egyéb DCS-sel összefüggő detektor elektronikák (pl. kalibrációs

rendszerek) felügyelete A hűtőberendezéseknek és a detektor közelének teljes környezetének

vezérlése Valamennyi gáz és folyadék kezelésének, és a hűtési alrendszerek

felügyelete Valamennyi rack szekrény, elektronikai keretek, és a hozzáférési

rendszer vezérlése

A TOTEM DCS Célkitűzései


A TOTEM DCS kapcsolatai


A TOTEM DCS kapcsolatai


A TOTEM DCS rendszere

Szoftver/Hardver szintek


A TOTEM DCSPVSS II

•Kereskedelmi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) softver csomag, amely Windows és Linux platformokon fut•Nagymértékben skálázható. Minden egyes processz futtatható egy másik számítógép nóduson, kevbert operációs rendszereken. Jó teljesítményt ad elosztott rendszereken.•Kiterjeszthető „script”-ekkel és bináris könyvtárakkal.


A TOTEM DCS fejlesztési folyamata


A TOTEM Hardver Áttekintő Diagramok










Működési Logika: FSM LV / UML


Működési Logika: FSM HV


Működési Logika: FSM HV / UML


FSM Állapot / Parancs Hierarchia




A TOTEM Detektorfa


A TOTEM Hardverfa


PBS & Naming Roman Pot

Point 5

Roman Pot

45

147220

near far

top horizontal bottom

01

1

0

02 10

2 4

1 2127

56

147 220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2 127

system

sector

station

unit

pot

plane

vfat

strip

Point 5

Roman Pot

45

147220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2127

56

147 220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2 127

system

sector

station

unit

pot

plane

vfat

strip

Roman Pot

45

147220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2127

56

147 220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2 127

Roman Pot

45

147220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2127

56

147 220

near far


01

1

0

02 10

2 4

1 2 127

system

sector

station

unit

pot

plane

vfat

strip

system

sector

station

unit

pot

plane

vfat

strip

system

sector

station

unit

pot

plane

vfat

strip


PBS & Naming T1


PBS & Naming T2

14

16

1

14

16

11 9 0 0 9 11 Chamber/Backpl

ane

Quarter

Strip/Pad

Side

System

15

2 0

0 2

15

far (fr)

near (nr)

near nr)

far (fr)

plus pl)

minus (mn)

T2

… … … …

IP

far (fr)

rack (fr)


A TOTEM Pinout Táblázatok











AUTOMATED


A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat


A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat

AUTOMATED




TOTEM DCS Konklúzió

Formalizáció a hardver elrendezésre és a működési logikára

Ez lehetővé teszi a fejlesztés automatizálását, verifikációját és a szoftver életciklus megalapozását

Ennek révén valamennyi front-end kapcsolat és FSM hierarchia automatizált folyamatok során generálódik

Fejlesztési hibák esetén elegendő az automatikus generátor ‘script’ javítása. Ez többhónapos munkát takarít meg és az emberi erőforrásokkal való takarékoskodást tesz lehetővé


TOTEM Main Screen (Alice) Live DEMO


TOTEM eredmény 2009Első teszt december 15-én a TOTE egyik Roman Pot berendezés edgeless" szilicium detektorát a nyaláb közelébe mozgatták.

A Roman Pot kimutatta nyaláb pályájához (zöld) közel áthaladó részecskéket a track rekonstrukció alapján


TOTEM Fizika 2010• s = 900 GeV:

Főként installálási - karbantartási munkálatok mindhárom detektornál és rendszernél Gyenge rugalmas akceptancia a ‘vastag’ nyalábméret miatt a Roman Pot-

oknál és a TAS-nál (forward quadruple adsorbers triplet aperture limitations)

RP alignment a beam halo segítségével és diffraktív protonokkal Leading protonok vizsgálata = p/p > 0.1 momentum veszteséggel Előreszögű (forward) töltött részecskék vizsgálata aT1 és T2

detektorokkal

• s = 7 – 10 TeV:• Korai alacsony * nyaláb optikával:

• magas |t| rugalmas szórás• magas tömegű SD (Single Diffraction) & DPE (Double Pomeron

Exchange ) • előreszögű töltött részecske esemény topológia és rugalmatlan arányok

• Amikor technikailag lehetséges: rövid LHC futások * = 90 m 1st tot mérésével a T1, T2 & RP detektorokkal (precision: ~ 5 %)

Date post:	27-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	ronia
View:	52 times
Download:	0 times

TOTEM / LHC & DC S

Documents