Micromegas pour le HCAL Y.Karyotakis CS 18 mai 2006

Calorimetry  A 100 Mpixel jet picture –Si and Tungsten highly segmented HCAL 1cm 2 cells Need for a highly dense and highly segmented calorimetry

Particle flow Jet composition : 64 % charged particles 21% photons 11% neutral hadrons PFA : Measure charged track momentum Separate charged hits from neutral Measure photons and neutral hadrons in the calorimeters Perfect PFA 14%/sqrt(E) Assumed resolutions ECAL 11%/√E, HCAL 50%/√E +4%

Y.Karyotakis ECFA Hadron Calorimetry  Identify and measure neutral hadrons Big impact on PFA algorithms Big impact on PFA algorithms  4 of SS or Tungsten with any of the 3 read out technologies

Principe et motivation Motivation :  Supporter des grands taux de comptage sans décharges, et résister au vieillissement.  Résolution en position et temps  Réduction de la matière  Réduction du coût

COMPASS 40x40 cm2 APPLICATIONS : COMPASS,NA48, n-TOF,TESLA…. CAST MEDICAL APPLICATIONS Neutron imaging T2K TPC

for example in nTOF  Converter : n + 6 Li  3 H +  for E<10 keV  Gas : elastic scattering on gas nuclei 4 He or 1 H for higher energies  Use of 2 different kinds of neutron reactions

Micromegas in a bulk  Unique processus pour construire le détecteur  PCB (bandes, damiers)+film photo résistif + grille de fils lamines ensemble a haute température  Le film est ‘fondu’ par lithographie produisant les piliers, 400  m de diametre, tous les 2 mm et haut de ~150  m

Gain  3mm Ar(90%) + CO2(10%)  Gain ~3500  Nb primaires ~30  Charge ~20fC

R&D Micromégas «LAPP» Présentation du projet et perspectives Pré étude en vue d’une définition du PCB (partie électronique)

Description de la chambre Micromégas Face AV PCB de 600X610 mm2 et 1.6 d’épaisseur Pad de 9.8 mm x 9.8mm Plaque en INOX (?) 8x3 cartes « Gassiplex » (96 voies de lecture) Connecteurs 150 pts

Description de la chambre Micromégas Face AV Connecteurs 150 pts 8x3 cartes « Gassiplex » (96 voies de lecture) Tuyau gaz Grille HT1 Grille HT2 Feuille Mylar Plaque INOX

PCB 1 full week job 2/3 finished Gerber files by the end of May

ECAL HCAL ECAL  - 10GeV Photon 10 GeV Gerbes

Simulations Ecal + 6cm d’acier

Who is does what ?  Conception de l’ensembleF.Cadoux, P.Delebeque  Réalisation du ‘bulk’Service de photogravure du CERN  Routage des damiers G.Cougoulat, service électronique du LAPP  Assemblage/Réalisation de la chambre Service de mécanique du LAPP  Système de gaz Service de mécanique du LAPP  Électronique de lecture DAPNIA avec participation financière du LAPP  Électronique d’acquisition Louée au pool du CERN  Acquisition des donnéesIPNL, service informatique du LAPP  Simulation GEANT 4C.Adloff, J.Jacquemier, Yannis  Sécurité mise en conformitéP.Letournel, Mecanique

 Demande pour ce prototype: –Support électronique : Glenn 3 mois avril-juin, 1 Technicien 2 mois septembre octobre –Support mécanique : 1 Technicien 5 mois mai-octobre, 1 technicien temps partiel ensuite.  Activités parallèles –Mise en service du banc cosmiques et évaluation A.Jeremie, C.Adloff, G.Rosaz (stagiaire IUT)Banc cosmiques Banc cosmiquesBanc cosmiques  Calendrier prévisionnel – Milestones :  Tests en cosmiques en septembre 2006  Test en faisceau avec le ECAL de CALICE au CERN en Octobre 2006  Suite de l’étude en cosmiques pendant l’hiver

Banc cosmiques  Remise en route du hardware –Optimisation des réglages, seuils, HT  Acquisition CAMAC+LabView  –On line monitoring –Conversion VME  Reconstruction   Simulation rapide   Simulation GEANT4 en cours Pas de problème fondamental Back

Prospectives  Augmenter la surface –Limitations : Machines disponibles dans les labos –Industrialisation du processus  Construire un grand proto –50cm x 100 cm encore possible au CERN –Test beam avec CALICE en  Développer l’électronique de lecture

Preliminary results on SiD studies - Boundary Conditions (BC’s) and load cases- Barrel overview: Location of the BC’s (red lines/interfaces between modules) 1 g MODULE 1 MODULE 2 MODULE 3 MODULE 8 MODULE 7 MODULE 5 MODULE 6 MODULE 4 Finally… 8 load cases to be studied!! “Rotation” of the modules / load

Preliminary results on SiD studies - RESULTS - Deflection and stresses … Let’s check : - The central deflection - Shearing and tensile Stresses in the beams - “Von-Mises” stresses in the Tungsten plates 1.24 mm Nodal displacements Shear stress in the beams Same values for reverse load case Force vector on beams: Max Compression : N Max Tensile : +220 N

Conclusions  R&D calorimétrie en place  Construction et évaluation d’un prototype Micromegas  Possibilité de continuer avec de prototypes de grande surface

Dimensions  Barrel Ecal –R interne =1270 mm –Z = +/ mm –20 couches de : Total 20x3.75=75mm Gap = 1.25mm  W 2.5 mm  Teflon/G10 isolant 0.68 mm  Si mm  Air 0.25 mm –10 couches de : Total mm  W 5 mm  Teflon/G10 isolant 0.68 mm  Si mm  Air 0.25 mm –Epaisseur Totale 13.75mm End Cap Ecal –R interne = 260 mm –R out = 1265 mm –Z in = +/ mm meme structure que barrel Barrel Hcal –R interne =1410 mm –Z = +/ mm –34 couches de : –SS 20mm –G10 3mm –Verre 1.1 mm –Gaz 1.2 mm –Verre 1.1 mm –Air 1.6 mm End Cap Hcal R interne = 260 mm R out = mm Z in = +/ mm meme structure que barrel