a. baldini: assisi 21 sett.2004 stato dell’esperimento meg e situazione del calorimetro a lxe
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A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Stato dell’esperimento MEG e situazione del calorimetro
a LXe
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
INFN & Pisa University A. Baldini, C. Bemporad, F.Cei, S. Giurgola, M.Grassi, F. Morsani, D. Nicolo’, A. Papa, R. Pazzi, F. Raffaelli, F. Sergiampietri, G. Signorelli
ICEPP, University of Tokyo Y. Hisamatsu, T. Iwamoto, T. Mashimo, S. Mihara, T. Mori, H. Natori, H. Nishiguchi, W. Ootani, K. Ozone, R. Sawada, Y. Uchiyama, S. Yamada, S. Yamashita
KEK, Tsukuba T. Haruyama, A. Maki, Y. Makida, A. Yamamoto, K. Yoshimura
Waseda University T. Doke, J. Kikuchi, H. Okada, S. Suzuki, K. Terasawa, M. Yamaguchi
Budker Institute, Novosibirsk L.M. Barkov, A.A. Grebenuk, D.G. Grigoriev, B, Khazin, N.M. Ryskulov
PSI, Villigen J. Egger, P. Kettle, M. Hildebrandt, S. Ritt, M. Schneebeli
INFN & Pavia University A.de Bari, P. Cattaneo, G. Cecchet, G. Nardo’, M. Rossella
INFN & Genova University S. Dussoni, F. Gatti, P. Ottonello, D. Pergolesi, R. Valle
INFN Roma I D. Zanello
INFN & Lecce University S. Spagnolo, C. Chiri, P. Creti, C. Gatto,G. Marsella, G. Palama’, M. Panareo, G. Tassielli
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Novita’ di piu’ importanti da maggio
• Fascio:
•Tripletti I and II pronti
• specifiche per il BTS inviate a Novosibirsk
•dimensioni della spot: 1 cm invece di 0.5 simulazioni MC
(Effetto sull’efficienza TC, trigger rate, efficienza delle camere a drift)
• Timing counter: (G. Cecchet)
•test di prototipi nel campo di COBRA
•considerazioni su APD (cercare soluzione con PSI fino a fine anno + eventuale riassegnazione 75 K€ nel 2005)
•gara PMT da 2’’
• Software: scelta della struttura (C. Gatto)
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Triplet ITriplet I Wien Filter E^B SeparatorWien Filter E^B Separator Triplet IITriplet II
Triplet ITriplet I Wien Filter E^B SeparatorWien Filter E^B Separator Triplet IITriplet II
Collimator systemCollimator system Beam Transport Solenoid BTSBeam Transport Solenoid BTS Degrader + Collimator systemDegrader + Collimator system Target system + He-Bag SystemTarget system + He-Bag System
Collimator systemCollimator system Beam Transport Solenoid BTSBeam Transport Solenoid BTS Degrader + Collimator systemDegrader + Collimator system Target system + He-Bag SystemTarget system + He-Bag System
Elementi della linea di fascio
Pronti
In fase di disegno
Specifiche inviate a Novosibirsk
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Dimensione della spot del fascio: effetto in condizioni pessimistiche
Differenza nell’efficienzaDifferenza nell’efficienza~3%~3%
Trigger rate (I=108 /s)
DC efficiencyNon tenendo conto del fatto che non ci serve una intensita’ elevata (vogliamo un fattore 3 sotto) e quindi il fascio si puo’ collimare
Allargamento spot sul TC
Risolvo peggio l’angolo del positrone
La traiettoria puo’ uscire dalle camere
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Calorimetro a Xenon liquido
Costruzione :
• 290 PMT Hamamatsu ordinati
• Testati anche nel campo magnetico di COBRA
• Gara per la costruzione del criostato iniziata
• Disegno della struttura di supporto quasi completo
• Numero di PMT
• Calibrazioni
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
I=4 A
TB604
ZA1985
ZA1980
Pla
teau
/Pea
k
New 9288 (ZA1980 and ZA1985) compared to TB604 (in Ar gas and LXe)
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Disegno finale della base
NEC RD68S
NEC RD82S
I PMT potrebbero dover funzionare a correnti anodiche elevate Aggiunta di diodi zener (comportamento provato a caldo)
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Comportamento dei PMT nel c.m. Di COBRA
• Gain, effective QE of 2 PMTs were measured under the magnetic field.
Geometry definition
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21 sett.2004
Gain&Eff.QE under mag. field of 62G
• Gain can be recovered with higher HV.• Effective QE (measured with LED light) is not recovered even when HV changed.• The magnetic field in the LXe region is well below 40G (20% loss of effective QE at max).
Gain curve Effective QE
No magnetic field62G data
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Struttura di supporto dei PMT
• Basic ideas– PMTs are inserted in slabs (inner,
side, outer) and plates (front) in a clean condition.
– The slabs and plates are assembled into a shape in the cryostat.
– Supporting frames for the slabs and plates will be fixed to the cryostat with screws.
– Some other equipments will be attached on the supporting frames.
• Patch panel
• Temperature sensor
• Level meter
Inner
Outer
Side
Front (up)
Front (low)
840 PMT totali
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21 sett.2004
Structure of slab/plate
Side Outer
Front
InnerPossible to divide into 6 slabs
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21 sett.2004
B) Energy resolution vs number of PMTsB) Energy resolution vs number of PMTs
Various configurations:Various configurations:
- - 848 PMTs848 PMTs (reference) (reference) - - 768 PMTs768 PMTs (no covers) (no covers) - - 648 PMTs648 PMTs (lower PMT density on covers & sides) (lower PMT density on covers & sides) - - 608 PMTs608 PMTs (no sides) (no sides) - - 528 PMTs528 PMTs (no covers & sides) (no covers & sides)
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ReferenceReference No coversNo covers
No sides & No sides & no coversno covers
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No sidesNo sides
Lower PMT density Lower PMT density on sides and coverson sides and covers
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21 sett.2004
Energy resolutionEnergy resolutionPRELIMINARE!!!
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21 sett.2004
Situazione PMT
Attualmente
• 290 ZA (Pisa)
• 110 TB + 4 ZA + 230 OLD (Tokyo)
Previsioni
• 40 ZA rimpiazzo OLD (Tokyo)
• 400 ZA nuovi (nuovo finanziamento giapponese)
Totali
• 840 ZA e TB: nessuno spare (110 ZA ?? = 170 K€)
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Calibrazioni
• Spot di sorgenti alfa su filo (risposta in funzione della distanza, assorbimento e calibrazione PMT)
• Generatori di neutroni – Attivazione di Ni con produzione di fotoni
monocromatici da 9 MeV (risposta in energia)
• Photons-from-the-back (52 MeV)
– Studio di fattibilita’ in corso
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21 sett.2004
5 sources in LP
• 5 sources make a more symmetrical situation (same spacing as PMTs)
• Identification still possible at more than 3 but worse than 3 sources
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21 sett.2004
Wire presently mounted in “Large Prototype”
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21 sett.2004
Commercially produced (widely used for the boron therapy, luggage screening, oil well logging, etc.)
D + 2H 3He + n Q = 3.27 MeVD + 3H 4He + n Q = 17.59 MeV • Intensities from 106 n/s to 108 n/s• Typical pulse rate and pulse width 10 Hz and 1 μs • Time separation of direct from delayed reactions• Single pulse mode
Frequent calibration
Moderator:~ 10 cm of the polyethylene • 40% thermalized n• 10% n captured in moderator
γ shield:~ 3 cm of tungsten or ~ 5 cm of lead
USE OF A PULSED NEUTRON GENERATOR
switchable on-off
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21 sett.2004
Calibration from the back of the calorimeter
LXe
π - μ +
• Liquid hydrogen target permanently mounted close tothe Xenon calorimeter• π -/μ+ switching
Locally: same photocatode coverage as on the front face
NaI
LH2
γ γ
γn
Normal beamBeam for calibration
Interesting possibility?
Possibility of introducingalso other particles (e-,e+ ,π+,μ+ )
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
...ancora test per il calorimetro
• Test su neutroni iniziati; da continuare (utilizzo di sfere di Bonner, attivazione di bersagli)
• Nuovo test del calorimetro a Xenon
• nuovo test (settembre-ottobre) per la determinazione della risoluzione temporale (purtroppo senza la elettronica definitiva)
• + fili di calibrazione (punti di sorgenti alfa)
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
Xenon Delivery
0
200
400
600
800
1000
2002 2003 2004 2005 2006
Year
Rec
eive
d X
e [l
]
Japan
“pro
mis
ed”
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21 sett.2004
Schedule
2002 2003 2004 2005
Test MilestoneAssemblyDesign Manufacturing
Large Prototype Beam Test Beam Test
Cryostat Vessel
PMT
Refrigerator
Liq. Purification
AssemblyTest
Engineering runs
Heater replaced
Neutron background measurement
Base circuit design must be finalized
Crane problem
NeutronShield?
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
2004J F M A M J J A S O N D
Beam Time MEG
Pra
c MEG Gotta
COBRACalibration
(Wed)
Beam
Line
Commiss.
Part 1
Pla
tf.
Drift
Chamber
Proto
type
Timing Counter TestMechan.
Matching
LPTNeutr.
BGPM + Src Inst
Pi- Beam
Test
Liq.
Purif.
Full Calorimeter
Trigger
DAQ
Te
st
A. Baldini: Assisi
21 sett.2004
2005 2006J F M A M J J A S O N D J F M A
Beam Time Shutdown MEG Gotta? MEG Shutdown
COBRAField
MapBeam
Line
BTS
Test
Commiss.
Part 2
Full Beam
Line Test
Drift
ChamberMounting
Mounting &
Testing
Timing
Counter
BG
Test
BG
TestInst
LPT PMT testing + calibration
Full
Calorimeter
Cryo.
Installation
Crane+
TentAssembly
Studies
(Wed + remote)Test
Trigger
Inst Inst
DAQDC
Electr.
Inst Inst
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21 sett.2004
LXenon
• PMT(300) (550)500 K€ -100K€
• Criostato 200 K€ (criostato)
200 K€ (supporto + finestre)
Trigger
• Prototipi 40 K€
• Sistema completo 100+330 K€
-130 K€Timing counter
• APD + fibre (interno) (160) 130K€ -30 K€
• PMT (100: esterno) (315) 135K€
-180 K€
• Scintillatore 50 K€
• Calibrazione 100 K€
• Meccanica 50 K€
Splitters
• Sistema completo 115 K€
TOTALE 1770 K€
Assegnato 1155 K€
Risparmio 440 K€
Previsto 2210 K€
Stime di costo aggiornateStime di costo aggiornatePrevisioni Assegnazioni Risparmi
Non previsti:
Software (40K€)
Calibrazioni (90 K€)
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