WorldFIP Repeater CNGS Radiation Test 3 March 2010 Didier CARETTI, Julien PALLUEL, Raymond Brun BE/CO/FE Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Slots History Slot1 et slot2 : Repeater1 sur le mur Dose : 5.3E-18 Gy/pot 1MeVeq :  1.3E-7 cm-2/pot Slot3 : Repeater1 sur le sol Dose : 1.17E-17 Gy/pot 1MeVeq :  2.8E-7 cm-2/pot Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Radiation status Le WorldFip Repeater 1 a arrété de fonctionner le 25-26 Juillet 2009 pendant le slot3 No event since this failure Total dose = 69 Gy 165Gy (RadMon recalibration) Neutron 1MeVeq :  1.68E12 cm-2 Hadron :  1.1E12 cm-2 Le logging montre des erreurs de datas suivi d’une perte de la communication Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Radiation status En dépit de 2 remote power cycle, les erreurs étaient toujours présentes Pendant le shutdown, on a rapidement essayé de relancer la communication, mais le channel de retour du repeater restait muet. Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 2eme Repeater Slot4 : Nouveau repeater 2 contre le mur Dose : 5.3E-18 Gy/pot 1MeVeq :  1.3E-7 cm-2/pot Même paramètres que les slot 1 & 2 du premier repeater Pas d’ erreur constatée Dose actuelle : 250Gy Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

1er Diagnostic (Non-destructif) Analyse des trames au 36-3-017 Trames correctes en entrée du FPGA mais erronées en sortie (trames ratées par FIPwatcher et non réponse du FIPDiag au FIPmon) Constatation de pulse sur l’entrée Reset du FPGA Malgré des commandes corrects, le composant U2 envoyait des Resets au FPGA Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

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1ere Réparation (Destructif) Remplacement de U2 (74HC4538) au 530 labo RadMon Plus de reset sur le FPGA Mais toujours pas de réponse du FIPDiag Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

2eme Diagnostic (Non-destructif) Analyse des trames au 530 labo RadMon Trames bien présentes en sortie de FPGA mais semblent se décaler par la suite Fréquence d’horloge correcte Par contre, le régulateur U4 ne délivre plus que 1.8v au lieu de 2.5v (utilisé par le FPGA) Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

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2eme Réparation (Destructif) Remplacement du régulateur U4 (L4931CD25) au 530 Labo RadMon par un équivalent (KF25BD) Trames de sortie de nouveau correctes Le FIPDiag répond correctement au logiciel FIPmon Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Conclusion (1) Le premier répéteur à tenu 165Gy (16 ans dans le LHC) sans défauts opérationnel (single-events, upset...), puis est tombé en panne brutalement. Fluence : en fin de test pour gagner du temps, elle a été doublée (1MeVeq :  2.8E-7 cm-2/pot au lieu de 1.3E-7 cm-2/pot). Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Conclusion (2) Un deuxième répéteur a été testé avec une même fluence (1.3E-7 cm-2/pot) jusqu'à 250Gy sans défaillance (fin opération CNGS). Il fonctionne encore sans anomalies et son test devra être poursuivi. Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Conclusion (3) Diagnostic & Dépannage du répéteur No1 Un premier diagnostic a révélé un mauvais fonctionnement du monostable U2 provoquant un reset intempestif du FPGA. => Son remplacement par un modèle équivalent a résolu le problème du Reset mais mais le répéteur ne fonctionnait toujours pas correctement (trames erronées). Un deuxième diagnostic a montré que le régulateur U4 ne délivrait plus les 2.5v nécessaire au FPGA mais seulement 1.8v. =>Son remplacement par un modèle équivalent a permis au répéteur de fonctionner à nouveau correctement. Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Conclusion (4) Les composants fondamentaux du répéteur : FPGA, Fieldrive(nouvelle génération), FieldTR, ont fonctionnés parfaitement et n'ont pas encore montrés leur limite. => Ce résultat intéressera tous les utilisateurs WFIP Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010

Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010 Conclusion (5) Suite des tests et améliorations: Il serait profitable de Remplacer, respectivement, les 2 composants défaillants cités ci-dessus par un HTC123(monostable) et un LM317(alim 2.5V) reconnus résistants par Christian Pignard. Poursuive le test du 2eme répéteur toujours en état de fonctionnement, jusqu'à ses limites opérationnelles Tester un 3eme répéteurs pour confirmer les résultats et définir le seuil de radiation maximum à ne pas dépasser Julien PALLUEL WorldFip Repeater CNGS Radiation Test RADWG 03/03/010