ATLAS HL-LHC LAPP Partie tracker

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1 ATLAS HL-LHC LAPP Partie tracker
* To start: illustration * Photo tank which flamed * Not D ' similar examples for the LAPP * Drawing: result D ' a simulation * Simulation carried out afterwards Groupe LAPP Jacky Ballansat, Patrick Baudin, Pierre-Yves David, Pierre Delebecque, Sabine Elles, Renaud Gaglione, Nicolas Geffroi, Nicolas Massol, Thibaut Rambure, Jean Tassin, Theodore Todorov, Tamer Yildizkaya

2 Cooling line Isolateur Fitting Sleeve PP1 PP0 Stave
1 –Programme développement lignes de refroidissement Cooling line Isolateur Fitting Sleeve PP1 PP0 Stave 2

3 1 –Programme développement lignes de refroidissement
Contexte 3

4 Programme de développement cooling lines au LAPP
1 –Programme développement lignes de refroidissement Programme de développement cooling lines au LAPP Liaison démontable entre deux tubes Liaison Tube Ti /raccord Isolateur Liaison bout détecteur Raccord LAPP Soudure faisceau d’électrons Ti Transition Céramique/Titane Brasage

5 1 –Programme développement lignes de refroidissement
Raccord Liaison tube soudure faisceau d’électrons 100% Ta6V 2011 : R&D 2012 / S1 : audit du CETIM pour préparer qualification et production 2012 / S / S1: qualification + production Réduction diamètre f 10 mm à f 8 mm 5

6 1 –Programme développement lignes de refroidissement
Isolateur Objectif : isoler électriquement les tubes “internes” de tubes externes” 2 solutions : Liaison indépendante des raccords →brasage céramique / deux solutions en concurrence Isolation intégrée aux raccords →pas encore concluant 2012 : R&D 2013 : valider les solutions + qualification et production

7 Intégration - outillages
1 –Programme développement lignes de refroidissement Intégration - outillages Outillages de serrage des raccords (LPNHE-LAPP)

8 Intégration - outillages
1 –Programme développement lignes de refroidissement Intégration - outillages Outillage découpe tubes titane

9 Intégration - outillages
1 –Programme développement insertion IBL Intégration - outillages Maquette d’intégration IBL

10 Conception de l’intégration/installation des services internes IBL
Scénario d’organisation des services Conception d’outillages en CAO pour : organiser les services dans le volume dédié maintenir les services durant l’intégration Maquette de la zone de connexion: Outillage en prototypage rapide Faux harnais Test et validation outils et concepts Suivi fabrication harnais électrique interne

11 Conception des harnais électriques externes IBL
Maquette de la zone de connexion De la sortie du tracker  boitiers électroniques (PP2) Scénario d’installation non prévu au départ Environnement hostile (rad, magn.) Contraintes très fortes Mécaniques : faible rayon de courbure et diam. externe Connecteur : compact, grand nombre de voies, facilité de connexion Harnais : pas de montage ou de tests in situ, improvisation impossible Solution technique retenue par ATLAS responsabilité LAPP Harnais prototype

12 Harnais interne pour l’upgrade
Connecteur hybride : Robuste, fiable, miniature Regroupe les 3 familles de signaux Conception faite avec AXON Tests electriques complets Développement d’un banc de tests automatisé Nouveau design optimisé à l’étude HV LV DCS 4mm Routage de l’ensemble des couches 35mm

13 Panneau de connexion du tracker (carte MAPP)
Connexion des services internes/externes Basé sur un PCB : Routage dans le PCB pour éviter les croisements Regroupement des signaux par famille Système amovible pour passage détecteur Barrière environnementale (système étanche) 2 circuits prototypes produits + jeu de faux harnais Routage de l’ensemble des couches

14 Organisation du développement 2012-2013
1 –Programme développement lignes de refroidissement Organisation du développement R&D/études Terminer les actions de R&D Maîtrise de la spécification des pièces (tolérancement) et du contrôle dimensionnel raccords→ en cours Mise à niveau des appareillages de test et qualification → 1ère phase terminée / 2nd phase adaptation pour les qualification et la production Analyse de risques → pas formalisée Etudier l’intégration (maquette) → en cours / novembre 2012 Finir étude serrage -> en cours / octobre – novembre 2012 Etudier et valider les solutions “céramiques” → en cours / juin 2013

15 Organisation du développement 2012-2013
1 –Programme développement lignes de refroidissement Organisation du développement Qualification + Production Rédaction des procédures de qualification et de production Plan de validation du design raccords + qualification process production + contrôle de production / procédures de test → 90 % fini (revue à faire pour lancer la prod) Production lignes de refroidissement Lignes “type1” (entre échelle et raccords)→ mars 2013 Lignes “type 2” (entre raccords et tube inox, y compris isolateur) → fin 2013 Lignes de test en surface → mars 2013

16 Station cooling CO2 LAPP
2 –Contribution production staves IBL Cyclages thermiques des staves IBL Cycler thermiquement les staves avec CO2 Mesures thermiques Application aux staves IBL, aux raccords et à la R&D pixel Thèse étude thermo mécaniques staves alpine prévue Station cooling CO2 LAPP

17 3 –Demandes financement extérieur
AAP université 2011 : non retenue AAP université 2012 : non retenue CIBLE 2010 (région Rhône-Alpes): non retenu CIBLE 2011 : non retenue Dossier de valorisation CNRS : dossier déposé / brevet en cours de dépot

18 Equipement de toutes les liaisons démontables du détecteur
4 –Perspectives upgrade Equipement de toutes les liaisons démontables du détecteur Permet l’utilisation de tubes très fins Solution IBL à optimiser Possibilités d’utilisation sur d’autres manips / solution standard CERN

19 Les services du pixel alpin
Pixel alpin : modèle CAO mécanique complet pour la LOI Scénario d’intégration / installation / maintenance Routage des services électriques, fluides, optiques dans volume pixels

20 Carte d’interface du pixel alpin (carte VIP)
Carte d’interface multi-échelles : Connexions services type0/1 Circuits GBTX Transceivers Circuits DCS ... Conception CAO mécanique Encombrement Intégration Routage services Recherche de connecteurs, composants,...

21 Prototypage echelle Alpine 2013
Les performances thermiques et mécaniques du concept “échelle Alpine” doivent être démontrées par des mesures sur des prototypes Programme 2013: Env. 10 échelles avec variation des matières et des paramètres d’assemblage (optimisation) Banc de test thermique existe (IBL) Nécessite achat de matière (mousse carbone, tubes…)

22 R&D 5 –Demandes 2013 Item Montant (€) Consommables-outillages 2000.00
Maquette intégration 1000,00 Prototypes isolateur et contrôles 2000,00 Prototype outillage serrage et intégration Total 6000,00

23 Validation – Qualification - Production
5 –Demandes 2013 Validation – Qualification - Production Lignes “type1” / Raccords – soudure FE Item Montant (€) Audit validation qualification et production Mise à niveau équipements de test pour qualification (et production) 500,00 Consommables-outillages Soudage FE échantillons qualification Soudage FE lignes définitives Traitement MOS2 500.00 Marquage 300.00 Tests externes et réalisation outillages dédiés Contrôle géométrique et dimensionnel (comprend les éléments de production) Outillage serrage et installation (LPNHE?) Total 11240

24 Validation – Qualification - production
5 –Demandes 2013 Validation – Qualification - production Ligne PP1 – manifold / Isolateurs Item Montant (€) Céramiques pour qualification et production 3000,00 Embouts titane pour qualification et production 1200,00 Brasage isolateurs pour qualification et contrôles Brasage isolateurs lignes définitives et contrôles Interfaces isolateurs pour tests 1500,00 Marquage 150,00 Total 11850,00

25 IBL 2013 Validation outillage pour intégration services électriques internes avec de vrais harnais électriques Fabrication outillage final : 4k€ Participation à l’intégration : manpower Commande proto + série des harnais électriques externes IBL : € Installation des harnais in situ : manpower

26 R&D tracker 2013 Commande nouveau harnais interne upgrade + connecteurs : 10k€ Test PCB (carte MAPP) + chaine complète : Banc de tests Carte d’interface : 2k€ Maquette tracker («  toy tracker») : Montage de la maquette Etude d’étanchéité avec mano/détendeur : 1k€ Etude panneau amovible Pixel alpin (total 19 k€) étude et proto du flex : 5k€ Mousse carbone 4k€ Tubes 5k€ Assemblage 5k€

27 Micro-électronique en lien avec
la prochaine génération de pixels (2018) Activités en 2012 : Étude et proposition d'une architecture innovante : calculer le barycentre des points touchés directement dans les chips : Identifier localement les clusters intéressants Calculer le barycentre de manière analogique Activités en 2012 reconduites en 2013 : Implication sur le circuit OMEGAPIX (LAL-LPNHE-LAPP) en technologie Tezzaron 130nm «3D»: design d'un système de « time over threshold » multibits comme solution alternative au système « hit only » (doctorat de F. Mehrez) ; participation aux tests en irradiation d'OMEGAPIX au CERN. Implication dans le développement de « building blocs » en technologie TSMC 65 nm, dans le cadre l'AIDA. Réalisation de plusieurs comparateurs (différentes optimisations) et implémentation d'un bloc JTAG. Collaboration avec le CPPM sur le design et l'implémentation du G-ADC du futur circuit FE-I5 en technologie TSMC 65 nm. Intégration du LAPP dans la collaboration. Demande : Financement de la fabrication d'un prototype d'ASIC contenant des blocs 65 nm : 15 k€