“COMMISSIONING” DU SPECTROMETRE A MUON

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1 “COMMISSIONING” DU SPECTROMETRE A MUON
C.Guyot (pour le groupe Saclay-ATLAS-Muon) Planning installation Données cosmiques Commissioning alignement Commissioning champ magnétique Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

2 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)
Depuis la session précédente du PAF, Marc Virchaux, qui est certainement celui qui a le plus contribué a la conception du spectromètre, nous a quitté. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

3 Situation actuelle (20 mars 2006)
all 5 partial 6 4 7 3 8 2 USA US 9 1 10 16 15 11 12 14 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

4 Situation mi-mai cote A
all 5 partial 6 4 7 3 8 2 USA US 9 1 10 16 15 11 12 14 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

5 Situation mi-mai cote C
all 5 partial 4 6 3 2 8 US USA 1 9 16 10 11 15 14 12 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

6 Situation mi-juillet cote A
all 5 partial 6 4 7 3 8 2 USA US 9 1 10 16 15 11 12 14 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

7 Situation mi-juillet cote C
all 5 partial 4 6 3 2 8 US USA 1 9 16 10 11 15 14 12 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

8 Planning Installation
Retards accumules a cause de la lenteur de l’installation et le repositionnement des chambres BMS (pas sur rails), de problèmes RPC (câblage, BML, gas inlets…), d’interférence avec les services ID (BIL,BIS)…. Installation des chambres sur rails (BOS et la suite) beaucoup plus facile. => Fin d’installation des chambres barrel ~ septembre 2006 Retard dans le câblage (Gaz, HV/LV, fibres optiques, DCS, Alignement) Disponibilité de l’électronique front-end (CSM) et USA15 DAQ (RODs) vers l’automne 2006 Système de gaz final, alimentations HV/LV vraisemblablement pas disponibles avant début Utilisation de protos pour le test secteur 13. => Prise de données en cosmique restreinte au secteur 13 (et peut-être partiellement aux secteurs adjacents 12 /14) jusqu’au printemps 2007. Installation des roues End Cap cote C a l’automne 2006 et cote A au printemps 2007 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

9 Prises de données cosmique (1)
Premières prises de données en novembre-décembre 2005 avec: 3 BML et 3 BOL en position ~ finale (cote A) Systèmes HV/LV/Gaz/DCS temporaires DAQ USA15 proche de la version finale Trigger avec 2 lattes de scintillateurs sous les BOL (~1Hz) Monitoring a la GNAM + visualisation online avec PERSINT Données reconstruites au début avec Muonboy standalone via des dump online. Relation R-T approximatives et effets TOF cosmique négligé. Muonboy (légèrement) modifie pour accepter des traces non pointantes et avec une résolution dégradée. A partir de février, problèmes de décodage des bite-stream résolus => Reconstruction cosmiques avec BOL+BML dans le cadre ATHENA Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

10 Prises de données cosmique (2)
Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

11 Prises de données cosmique (3)
Alignement des chambres BML Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

12 Runs combines muon-tiles
Même si parfois on peut trouver des coïncidences heureuses Problèmes de synchronisation des événements tile et muon Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

13 Données cosmiques dans le futur (1)
Secteur 13 (banc de test pour le reste du spectrometre): Inclure les RPC (trigger+seconde coordonnée), système de gaz: ~ avril Etude du trigger LVL1 avec le trigger scintillateur (timing, efficacité…) Passage au DCS final (USA15): initialisation automatique via le DCS, stockage des données dans les bases de données. ~ mai Intégration de l’alignement: suivi des mouvements de chambres, stockages des données dans la CDB, reconstruction online…. ~juin Etude des procédures de calibration (T0, relation R-T) Etudes de la procédure d’alignement avec des traces droites (cf études H8) Passage aux RODs et DAQ finals (fin 2006) Passage aux systèmes HV/LV finals (début 2007) Pour le court terme (< été): câblage DCS, Alignement Système de gaz pour MDT et RPC Prises de données combinées avec les calorimètres Objectif pour mai-juin: Prise de données pendant le test en champ du toroid Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

14 Données cosmiques dans le futur (2007)
Taux de cosmiques suffisant jusqu’a des angles q=75o: ~1Hz/strad pour des muons traversant le ID (presque projectifs) et pm>10GeV => Etude (efficacité, alignement) de tous les secteurs barrels exceptes 1-9 L’acceptance peut être étendue aux secteurs 1-9 et une partie des chambres EI/EM End Cap en utilisant des traces très non pointantes: Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

15 Commissioning du système d’alignement
Calibration des composants optoelectroniques terminée: A Saclay: ~2500 praxiaux (pour la position relative des chambres adjacentes), ~500 cameras (pour la liaison entre secteurs adjacents et plaques sur le toroid) + d’autres systèmes (BIR-BIM, cadres de transfert…) A Nikhef: 351 RASNIK projectifs (pour la liaison entre couches) Les Composants (supports, capteurs) du système d’alignement sont montes et testes sur les chambres dans le hall BB5 (ex UA1) lors de l’assemblages des stations MDT-RPC (BML, BMS, BOL, BOS) et dans le hall 283 (BIL, BIS) et retestés a SX1 avant l’installation dans la caverne. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

16 Test du système de référence lors du relâchement du toroid (1)
6 4 8 2 Système de référence partiellement installe pendant la phase de relâchement de la structure du toroid barrel fin septembre 2005 10 16 12 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay) 14

17 Test du système de référence lors du relâchement du toroid (2)
5 Toroid assemblé avec une ovalisation anticipée de 30mm: 18mm attendus avec le poids du toroid seul 6mm de plus après installation des chambres + 6mm de marge Pistons de support relâchés en 2 temps Reconstruction de la position des plaques de référence sur les bobine a l’aide du programme ASAP 9 1 13 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay) Florian Bauer, Saclay, Muon week, 28/11/2005

18 Test du système de référence lors du relâchement du toroid (3)
Toroid release x coordinate Side sector 8/10 does not reach stable position Immediately. After 5 days still Moving toward outside Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay) Florian Bauer, Saclay, Muon week, 28/11/2005

19 Test du système de référence lors du relâchement du toroid (5)
Toroid release y coordinate Predicted 17mm Found in the data Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay) Florian Bauer, Saclay, Muon week, 28/11/2005

20 Test du système de référence lors du relâchement du toroid (6)
Thursday, September 30th 5 days later 4 6 yatlas 4 6 yatlas 17 17 17 18 xatlas xatlas 10 12 11 11 1 2 9 9 5 8 6 6 12 9 11 11 6 9 14 12 12 Fixed 14 Fixed Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay) Florian Bauer, Saclay, Muon week, 28/11/2005

21 Commissioning du système d’alignement (1)
Difficultés d’installation: Mauvais positionnement initial des chambres (BMS)=> réajustement pénible Absence de câblage final (câblage temporaire a installer, capteurs non testes après installation des chambres) Accessibilités des capteurs et des boitiers électroniques Quelques erreurs de collage de plateformes Chocs sur des plateformes pendant l’installation => recollages Difficultés au niveau software: Remplissages des bases de données de configuration: complexité du système (nombreux types de capteurs) Lecture des tres nombreux plans pour les positions nominales Exploitation des données de calibrations des capteurs et de mesures des supports a la machine 3D Remplissage des bases de données conditionnelles (dépendant du temps) par les programmes de reconstruction de la géométrie du détecteur (ASAP pour le barrel, ARAMYS pour le EC) et exploitation par les programmes de reconstruction de trace (Muonboy, Moore). Alignement pseudo-offline par des traces de certains type de chambres. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

22 Commissioning du système d’alignement (2)
Etudes par simulation MC ( partie du Calibration Data Challenge): Simulation G4 d’un détecteur imparfait (“as built ”) -> Simulations “single mu”, cosmiques, traces droites (B=0), Z->mm Simulation de la reponse du systeme d’alignement Test de la chaine alignement(ASAP-ARAMYS)-reconstruction des traces (Muonboy-MOORE) Test des procédures d’alignement avec les traces: Alignement absolu avec les traces droites (cosmiques inclus) Alignement des chambres non connectées précisément aux capteurs optiques: Small vs Large chambers, BEE/End cap, Barrel vs End Cap… Athena Moore Muon Alignment service COOL MuonBoy AMDB Nominal Oracle DB: ASAP/ARAMYS reconstruction Alignment config, Sensors positions, calib… Chamber displacements ASAP/ARAMYS simulation Sensor responses AMDB with chamber displacements, Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

23 Géométrie du spectromètre “as built” pour la simulation (1)
Dx = mm Dy = 5.25mm Dx = 0.mm Dy = 7.mm Dq = 0. DqBOL~ 1 mrad DqBML~ 1.3 mrad DqBIL~ 1.8 mrad mrad Dx = 3.5mm Dy = 3.5mm Dq = 0. Dx = -3.5mm Dy = 3.5mm Dq = 0. Global barrel toroid deformation Dx = 0. Dy = 0. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

24 Géométrie du spectromètre “as built” pour la simulation (2)
Exemple de déplacement aléatoires (amplitudes ajustées pour minimiser les risques de clash Dz = +- 1mm Dx = +- 4mm Dy = +- 4mm Dqz = +- 2mrad Dqx = +- 2mrad Dqy = mrad barrel Dz = +- 1mm Dx = +- 4mm Dy = +- 2mm Dqz = +- 1mrad Dqx = +- 2mrad Dqy = mrad x y z EC Difficulté principale: clash entre volumes (actif, passif…) au niveau du GeoModel/Geant4. “Crash program” en cours pour résoudre ces problèmes (présent avant même de déplacer les chambres) Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

25 Géométrie du spectromètre “as built” pour la reconstruction (1)
Etude « inverse »: on part d’une simulation parfaite et la reconstruction suppose le détecteur imparfait. Misalignements de 1mm Layout parfait M.Schott (LMU) Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

26 Géométrie du spectromètre “as built” pour la reconstruction (2)
Effet sur la reconstruction du Z->mm Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

27 Commissioning du champ magnétique (1)
Rappel des objectifs: Connaître les intégrales de champ d(Bldl)/Bldl < ~ (~20G pour un champ moyen de 0.5T) Méthode: Reconstruire la position des conducteurs dans le repère des chambres défini a partir du système d’alignement. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

28 Commissioning du champ magnétique (2)
Test du principe auprès de la bobine BT8 au Hall 180 (juin 2005) ELMB B sensors Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

29 Commissioning du champ magnétique (3)
Résultat encore dépendant de l’erreur supposée sur la précision de la calibration angulaire des sondes. Analyse en cours. sqcal = 6 mrad sqcal = 30 mrad Residus apres fit: rms = 18 G Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

30 Commissioning du champ magnétique (4)
Autre difficulté: perturbations par les matériaux magnétiques Major contributors Need to be understood New sensor Existing sensors B Z= 2 m (Fe only) T Significant Moderate Negligible Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

31 Commissioning du champ magnétique (4)
Contributions des diverses sources de champ perturbateur calculées par différents collaborateurs: CERN: Tile, JD disk, solénoïde, HS DUBNA: A feet, sol, blindage, HF truck, Air pads, flexible chains… Brookhaven: HS structure Programme de mesures prevu pendant les tests en champ du toroid et du solenoide en juin: 3 barres de 3 a 5m de long portant en tout 40 sondes 3D seront installées en différents endroit de la structure HS. Les mesures (en plus de celles des sondes sur les chambres) seront confrontées aux prédictions TOSCA. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

32 Commissioning du champ magnétique (6)
Dernière(?) difficulté: Construire la carte de champ a partir des mesures et des calculs magnétiques (L.Chevalier) Principales contraintes: précision d’interpolation (dépend du nombre de nœuds) et vitesse d’accès par les programme de simulation et de reconstruction. Avec le maillage actuel: taille = 50Mb pour le layout nominal (45o, z>0) A priori, avec les imperfection de montage des toroids il faut s’attendre a une carte 16 fois plus grosse (une carte par demi secteur) => 800 Mb Etude de l’optimisation du maillage a faire (par ex: maillage adaptatif en fonction du gradient de champ local). Etude (G4-Muonboy) en cours pour étudier l’impact sur la résolution de l’utilisation de carte plus grossières au niveau de la reconstruction (cahier des charge initial peut-être trop strict). Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)

33 Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)
CONCLUSIONS L’installation des composants du spectromètre (MDT, RPC, alignement, services…) se heurte a de nombreux problèmes (RPCs, accès, manpower, cablages, delais de livraisons de certains composants, HV/LV PS, Rods…), ce qui est la source du retard dans le commissioning du système a muons (>6mois, comparé aux prévisions de fin 2004). Cependant, sauf imprévu de grande ampleur, le système devrait être prêt dans sa configuration « initial layout » au printemps 2007 pour des prises de données en cosmiques, puis a l’été 2007 pour les premières données avec faisceau simple puis collisions pp. Le secteur 13 (+..) servira de banc de test de la chaine complète, trigger-DAQ-calibration-alignement-CDB-reconstruction. Le software de reconstruction Muonboy s’est montré assez souple pour la reconstruction de cosmiques (très peu de modifs a apporter). Le prochain défi (en particulier pour Saclay) sera de faire fonctionner la chaine Alignement-Champ Magnétique-Reconstruction pour obtenir la meilleure efficacité et résolution possible. Les études sur l’utilisation d’événements Z->mm pour la calibration finale en échelle d’énergie seront menées en parallèle avec les études avec cosmiques. Autrans 27/03/2006 C.Guyot (Saclay)