ATLAS 前後方ミュー粒子レベル 1 トリガーシステム

－全システム稼動に向けて－

ATLAS 前後方ミュー粒子レベル 1 トリガーシステム

－全システム稼動に向けて－

名大理 杉本 拓也

戸本誠，奥村恭幸，高橋悠太，長谷川慧，佐々木修 A ，池野正弘 A ，田中秀治 A ，鈴木友 A坂本宏 B ，川本辰男 B ，石野雅也 B ，織田勧 B ，久保田隆至 B ，平山翔 B ，金賀史彦 B ，結

束晃平 B蔵重久弥 C ，松下崇 C ，石川明正 C ，早川俊 C ，中塚洋輝 C ，菅谷頼仁 D ，福永力 E

他 ATLAS 日本 TGC グループ

名大理， KEKA ，東大素セ B ，神戸大自然 C ，阪大理 D ，首都大数理情報 E

2

ATLAS 検出器ATLAS 検出器

7TeVproton7TeV

proton

45m

25m

Endcap toroidal magnet

Barrel toroidalmagnet

EM calorimeter

Solenoidmagnet

Inner tracker

Hadron calorimeter

Barrel muon chamber

Total Weight: 7000 tons

Thin Gap Chamber (TGC)

3

History of TGC SystemHistory of TGC System

4

Trigger System in ATLASTrigger System in ATLAS

Lvl1 Endcap Muon Trigger

R

25m

Thin Gap Chamber

TGC1

μ

2/3 coin 3/4 coin

Endcaptoroid

IPTGC2 TGC3

Pt=∞

トロイド磁場による 横運動量 (Pt) 解析

トロイド磁場による 横運動量 (Pt) 解析

無限運動量トラックからのズレを数値化

無限運動量トラックからのズレを数値化

６段階の閾値により　トリガーを発行

６段階の閾値により　トリガーを発行

Trigger!!

いつ？どこに？を測定

5

TGC システムの概要TGC システムの概要

エレキハット

100m

1/12 セクター

バンチの識別

PS Board

VME Crate

• CO2 + n-pentane

• HV: 2.9kV

• ガス増幅率　 106

• タイムジッター < 25ns

いつ？

どこに？

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システムの規模システムの規模

+ TGC 検出器 ： 3600 枚+ 総読み出しチャンネル : 320k+ 動作領域 : 6000m2

+ ASIC4 種類、 (Anti-fuse) FPGA+ 設定レジスタ数 ： 50 種 150k + 総データ量： 450k byte

2006 年よりインフラの整備を開始！2006 年よりインフラの整備を開始！

1/12 セクター： 72 セクター

26 ラック

VME クレート :17台

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モジュール設置とケーブリング ①モジュール設置とケーブリング ①

CAT6 の担当範囲 + Trigger : ～ 160ch

+ Readout : ～ 160ch

Opt Fiber の担当範囲 + Trigger : ～ 600ch

+ Readout : ～ 1,200ch

ケーブリングミス＝不感領域の増加ケーブリングミス＝不感領域の増加 修理、メンテナンスも考えてキレイに配線しなおした

26 ラック全て完了 !!26 ラック全て完了 !!

Hpt SSW

電源

Fiber-PP

所要時間：～６時間 / ラック所要時間：～６時間 / ラック

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モジュール設置とケーブリング ②モジュール設置とケーブリング ②

+ Trigger/Readout 用 Opt Fiber

　～ 600ch / ～ 1,200ch

+ L1A 用 Opt Fiber (4 本 / セクター )

　～ 6,000ch ( 半セクター )

+ Control 用 Opt Fiber (2 本 / セクター )

　～ 12,000ch ( １セクター )

+ MUCTPI へのケーブル (6 本 / セクター )

　～ 5,000ch ( 半セクター )全ての配線が完了 (2008 年 7月 )

全ての配線が完了 (2008 年 7月 )

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システムチェックシステムチェック•コントロールラインのチェック

– リセット信号の動作確認– 全ビットの読み書きを確認

• 不良モジュールの発見、交換•シグナルタイミングのチェック

– 全ての信号が到達するタイミングを揃える• 4 つの delay回路で調整

•シグナルケーブルの結線チェック– テストパルス＋宇宙線でチェック

• トリガーライン• リードアウトライン

– 320k チャンネル 全数スキャン– 不良箇所があれば、極力修復を試みた。

• アクセス困難な場所が非常に多い

最終結果：計 65ch の欠損にまで抑えた！ ( ～ 2x10-

4)最終結果：計 65ch の欠損にまで抑えた！ ( ～ 2x10-

4)

欠けの単位 数ASD ( ～ 16ch) x 3

単一チャンネル X 20

(23pSJ3 長谷川 )

(2008 年春学会にて報告 )

(2008 年春学会にて報告 )

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ATLAS統合試運転ATLAS統合試運転•約 2ヶ月に 1度のキャンペーン

– 本番と同じ環境で、宇宙線を捕らえる。– 検出器、ソフトウエアのデバッグ– 本番へ向けた練習期間

•約 2週間の連続運転– TGC も計 10回参加 トリガー発行

•徐々に動作領域 (1/12 セクター ) を拡張して行った。

宇宙線貫通イベントM6 run 中の ATLAS

Control Room

TGC Trigger!!

8/6 に 24 セクター ( フルシステム )での動作に成功8/6 に 24 セクター ( フルシステム )での動作に成功

期間 TGC セクター数

2007

M3 6/4 ～ 6/18 1

M4 8/23 ～ 9/3 1

P1 10/1 ～ 10/7 3

M5 10/22 ～ 11/5 6

P2 12/3 ～ 12/10 6

2008

M6 3/3 ～ 3/9 6

P3 4/11 ～ 4/16 6

P4 5/19 ～ 5/25 7

M7 5/29 ～ 6/3 13

M8 7/11 ～ 24

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Monitoring ToolsMonitoring Tools

Electronics Monitor

Trigger Rate Monitor

シフター用のツールとして整備中シフター用のツールとして整備中

各セクターの rate

Rate の履歴

SSW の状態 HPT の状態

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宇宙線による hit map宇宙線による hit map

C-Side(-z側 ), 3station の重ね合わせ

13

1st beam event on TGC1st beam event on TGC

A-Side(+z) から C-Side(-z) へ抜けていった

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SummarySummary

•TGC を用いたトリガーシステムの構築、試運転– フルシステム (24 セクター ) で動作させる事に成功

• システムチェック– トリガーライン / リードアウトライン / コントロールライン– 欠損チャンネルをスキャン 全体の 0.02%

• ATLAS 統合試運転に参加。トリガーを発行– 安定して宇宙線データを取得できるようになった

• 9/10 の 1st beam イベントも捕らえる事が出来た。– モニターツールなどの整備も進んでいる。

•今後– ビームとの同期

• LHC クロックとの phase を合わせる• BCID counter のキャリブレーション (BCID = 1 を探す )

– 動作条件の最適化• ゲート幅、 Vth 、 HV 、ホットチャンネルのマスク

– 他の検出器と合わせた解析(23pSJ4 金賀 )

(23pSJ3 長谷川 )

今度の高エネニュースに記事が載ります

We are ready for starting collision!!but…

Backup SlidesBackup Slides

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タイミング調整タイミング調整① ＴＯＦの差① ＴＯＦの差 ② 信号ケーブルの差② 信号ケーブルの差

45 種類 (1.8m ～ 12.5m)45 種類 (1.8m ～ 12.5m)

TOF+ ケーブル長 + 最大：116.0nsec

+ 最小：65.3nsec3 つの delayで調整 + delay1: Test Pulseで TOF をエミュレート

+ delay2: 信号ケーブルの差

+ delay3: LHC Clock との phase合わせ( どれも 1ns以下の精度で調整可能 )

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タイミング調整 (cont)タイミング調整 (cont)

③ ファイバーの差③ ファイバーの差

パルスの往復時間で測定

MUCTPI の delayで吸収 OKMUCTPI の delayで吸収 OK

エレキハット

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Trigger Rate for single beamTrigger Rate for single beam

First beam!!!First beam!!!

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欠損チャンネルマップ欠損チャンネルマップEndcap 領域 Forward 領域

Endcap 領域

Forward 領域z

C-SideA-Side

(L1,L2,L3) (L4,L5) (L6,L7)

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欠損チャンネル分布欠損チャンネル分布

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宇宙線による hit map宇宙線による hit map

本番用のシステムで、宇宙線を捕らえた！

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Level1 Muon Trigger RateLevel1 Muon Trigger Rate

https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Atlas/MuonHLTGeneralDocument