June 22, 2009 P. Colas - Analysis meeting 1 D. Attié, P. Colas, M. Dixit, Yun-Ha Shin (Carleton and Saclay) ILC TPC Micromegas résistifs Réunion RESIST.

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1 June 22, 2009 P. Colas - Analysis meeting 1 D. Attié, P. Colas, M. Dixit, Yun-Ha Shin (Carleton and Saclay) ILC TPC Micromegas résistifs Réunion RESIST – 26 juin 2009

2 Introduction 26 juin 2009 2 Réunion RESIST Résolution spatiale pour la TPC de lILC : < 100 μm -étaler la charge en utilisant une couche résistive -faire un barycentre Autres avantages -réduire le nombre de voix délectronique (pad ~3mm) -protéger lélectronique Grand Prototype de TPC (Ø = 80 cm) pour choix techno 24 lignes x 72 colonnes ~ 3x7 mm 2 17 cm 23 cm

3 Trois panneaux ont été montés et testés sur le grand prototype et laimant 1T, E e = 5 GeV : -anode standard -anode résistive (kapton chargé carbone) de résistivité ~ 2.8 MΩ/ -encre/pâte résistive de résistivité ~1-2 MΩ/ Tous fabriqués au CERN (Rui de Oliviera) Panneaux Bulk Micromegas testés à DESY Bulk micromegas standard, non résistif Bulk Micromegas avec Kapton chargé au carbone mai-juin 2009 novembre 2008 26 juin 2009 3 Réunion RESIST

4 Exemple de signaux enregistrés Kapton résistif Z = 5 cm B = 1T gaz : T2K peaking time : 100 ns échantillonage : 25 MHz 26 juin 2009 4 Réunion RESIST

5 Pouvoir séparateur des traces r φ z 26 juin 2009 5 Réunion RESIST

6 Nouvelle électronique T2K 26 juin 2009 6 Réunion RESIST Electronique T2K nominale -Puce AFTER avec possibilité de réduire le shaping time au minimum Shaping Peaking time : 500 ns Sans Shaping Peaking time : 100 ns 25 MHz

7 Résolution spatiale Résolution à z=0 : σ 0 = 54.8±1.6 μm avec des pads 2.7-3.2 mm (w pad /55) Nombre effectif délectrons : N eff = 31.8±1.4 Préliminaire 26 juin 2009 7 Réunion RESIST

8 Description des anodes résistives Détecteur Couche diélectrique Couche résistiveRésistivité (MΩ/) Kapton résistif Epoxy-glass 75 μm Kapton chargé au carbon 25 μm ~4-8 Encre résistive Epoxy-glass 75 μm encre (3 couches) ~50 μm ~1-2 Kapton résistifEncre résistive PCB Prepreg Kaption résistif PCB Prepreg Glue 1-2 μm Glue 1-2 μm Encre résistive 26 juin 2009 8 Réunion RESIST

9 Comparaison à B=1T, z ~ 5 cm RUN 310 v dérive = 230 cm/μs V mesh = 380 V Peaking time: 500 ns Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz RUN 549 V dérive = 230 cm/μs V mesh = 360 V Peaking time: 500 ns Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz 26 juin 2009 9 Réunion RESIST Kapton résistifEncre résistive

10 Pad Response Functions, z ~ 5 cm Γ = 7 mm δ = 10 mm Γ = 11 mm δ = 13 mm x pad – x track (mm) σ z=5cm = 68 μm σ z=5cm = 130 μm ! 26 juin 2009 10 Réunion RESIST Kapton résistifEncre résistive

11 Conclusions Deux Bulk Micromegas avec anode résistive ont été testés dans le cadre dEUDET à DESY avec un aimant de 1T pour réduire la diffusion transverse La technologie Kapton chargé au carbone donne de meilleurs résultats que la technologie à encre résistive Une première analyse confirme une excellente résolution à faible distance de dérive avec le Kapton résistif chargé au carbone : 55 μ m pour des pads 3 mm Nouvelle analyse des données à 5T par Stephen Turnbull 40 μm au lieu de 50 μm ! Pour le futur : tester plusieurs types de couches résistives (différents RC) afin de choisir la technologie, puis construire 7 modules avec une électronique plus intégrée. Prochaine étape, faire deux détecteurs avec la même couche résistive Kapton chargé au carbone (~1 MΩ/), mais deux routages différents. 26 juin 2009 11 Réunion RESIST

12 June 22, 2009 P. Colas - Analysis meeting 12 D. Attié ILC TimePix Protections Réunion RESIST – 26 juin 2009

13 Protection des puces TimePix 26 juin 2009 13 Réunion RESIST Le silicium amorphe (a-Si:H) jusquà 10 μm donne une protection efficace mais avec létalement sur plusieurs pixels (2-3 pour 20 μm). Mais processus long et coûteux 3 μm 20 μm

14 Nouvelle protection des puces TimePix 26 juin 2009 14 Réunion RESIST 450V 100V Nouvelle protection : nitrure de silicium (Si 3 N 4 ) Processus plus courant que le silicium amorphe Tests récents à DESY avec plusieurs épaisseurs Collaboration en cours avec le LAAS NIKHEF (MESA+, Univ. Twente) 210 Po in He/Iso en mode TOT ~5 μm

15 26 juin 2009 15 Réunion RESIST

16 Détermination de la Pad Response Function Fraction de la charge sur un pad vs x pad – x track (normalisé à la charge du pad central) Montre la dispersion de charge sur 2-3 pads (données avec 500 ns de shaping) Puis ajustement x(cluster) en minimisant le χ² fit, et ajustant toutes les lignes simultanément x pad – x track (mm) Taille pad x pad – x track (mm) 26 juin 2009 16 Réunion RESIST

17 Résidus (z=25 cm) Résidus (x ligne -x track ) sont gaussiens ligne 1ligne 2ligne 3 ligne 4 ligne 5ligne 6 26 juin 2009 17 Réunion RESIST

18 Déviation des résidus (z=25 cm) déviation restante après correction : moyenne des résidus x ligne -x track = f(x track ) variation jusquà 50 μ m avec une périodicité denviron 3mm (largeur de pad) ligne 0 ligne 3 ligne 8 ligne 1 ligne 2ligne 4 ligne 5 26 juin 2009 18 Réunion RESIST