Nuevos detectores para sLHC - Los pétalos de ATLAS - Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física Septiembre - 2011

Introducción Detector Interno Planes para el Detector Interno: FASE 0 LHC shutdown 5-10 100-200 200-400 2000-3000 today: few ~ 100 pb-1 HL-LHC Detector Interno Fase 0 -> capa adicional en el detector píxel (IBL) Fase I -> posibilidad de reemplazar todo el sistema píxel Fase II -> reemplazar el actual TRT y usar un tracker todo de strips de silicio Planes para el Detector Interno: FASE 1 FASE 2 Nombrar: Cern, LHC, ATLAS, Inner Detector  dónde está situado en el detector, cuál es su función y de qué está compuesto. Decir que con el paso del tiempo se porponen varias mejoras para la máquina. Phase 0: en la que se añade una capa más al detector pixel Phase 1: en la que se propone cambiar todo el sistema pixel Phase 2: en la que se elimina el TRT y se hace un ID todo de silicio Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

LHC vs sLHC LHC  5 colisiones (0.2 x 1034cm-2s-1) sLHC  400 colisiones (1035cm-2s-1) 700 Multiplicidad de trazas 1400 Multiplicidad de trazas Problemas Hacer un detector interno todo de silicio implica un nuevo diseño Necesitamos detectores altamente resistentes a la radiación (n-on-p silicon strips) Mejorar el sistema de enfriamiento para mantener el silicio por debajo de -20ºC sLHC más o menos aprovecha este efecto y propone una máquina mejorada, con mayor luminosidad y con detectores más resistentes a la radiación. Esto se traduce en un mayor número de colisiones por segundo y mayor probabilidad de encontrar ‘nueva física’ Esto tiene sus inconvenientes Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Trabajo en el IFIC  EndCaps Contribuye a la medida de momento, parámetro de impacto y posición de vértices EndCap SCT Nuevo diseño Formado por tres módulos distintos Hay varios grupos de investigación en el IFIC que trabajan en Atlas. En el mío trabajamos en el SCT y más concretamente en los EndCaps o las tapas. Para sLHC se propone un nuevo diseño formado por un conjunto de módulos iguales o pétalos (por su forma) a diferencia de los actuales EndCaps que están formados por conjuntos de tres módulos diferentes (interiores, medios y exteriores) Formado por módulos iguales (pétalos) Diseñado por David Santoyo (IFIC-Valencia) Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Los pétalos de Atlas Sensores Fibra de carbono + honeycomb Tubería de acero + espuma de fibra de carbono (pocofoam) Sandwich 2 prototipos (sin servicios ni detectores) Fabricados en EE.UU Pruebas térmicas Pruebas mecánicas - Formado por dos placas de fibra de carbono (sobre las que se colocan los sensores), una tubería de acero que se utiliza para refrigerarlo y espuma de fibra de carbono (pocofoam) que rodea la tubería. La refrigeración se realiza con CO2 y es necesaria debido a que los chips sufren calentamiento - Actualmente en el IFIC disponemos de dos pétalos prototipo para realizar pruebas. El objetivo es controlar que los pétalos no sufran deformaciones tras someterlos a diversos factores y tengan una respuesta acorde a las expectativas. Sobre las placas de fibra de carbono irán colocados los sensores y toda la electrónica asociada. Comprobar que no sufren deformaciones Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Termografía del pétalo Sarcófago de metacrilato (unidad de mecánica) Cámara infrarroja Pétalo Aire seco (H ~ 0%) para evitar condensación Conseguir bajar la temperatura para disipar el calor de los chips - Hay que asegurarse de refrigerar todo el pétalo y mantenerlo a temperatura uniforme, por ello se utiliza una cámara de infrarrojos para controlar el paso del CO2 por la tubería. Con esto podemos ver los cambios de temperatura a lo largo de la superficie del pétalo y en función del tiempo. Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Termografía del pétalo  Medidas realizadas Top1 Top2 Bottom1 Bottom2 T(ºC) t(min) Tra en función del tiempo Observar si en distintas regiones se alcanzan temperturas similares Tra a lo largo de una línea Observar evolución de la temperatura en una región dada Tubería Superior Tubería Inferior -Tra en función del tiempo  nos permite observar si en distintas regiones del pétalo se alcanzan temperaturas similares -Tra a lo largo de una línea  nos permite observar la evolución de la temperatura para una región dada Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Metrología del pétalo Sistema Óptico Sistema Láser Sistema de Vision Tanto el transporte del pétalo desde EEUU como los tests térmicos realizados pueden provocar deformaciones en la superficie o daños en la estructura interna, por ello se realizan pruebas de metrología para comprobar que los posibles cambios están dentro de un rango aceptable. Estas pruebas se realizan en distintas posiciones y con diferentes sistemas. Sistema de Contacto Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Metrología del pétalo  Medidas realizadas Brookhaven – Front Side (laser) 0.05 - 0.05 - 0.1 - 0.15 Brookhaven – Front Side (laser)  2D 0.06 0.02 - 0.02 - 0.06 - 0.1 Valencia – Front Side (vision) Valencia – Front Side (vision)  2D Las deformaciones se encuentran en un rango de 100µm. Este es un resultado aceptable y está en concordancia con los obtenidos por otros institutos. Todas estas pruebas se han realizado con el primero de los prototipos, pero en estos momentos se está comenzando con el segundo Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Metrología del pétalo  Medidas realizadas Desviaciones Máximas Brookhaven Valencia Laser (horizontal) Óptico (vertical) Laser (vertical) Visión (horizontal) Contacto (vertical) ~ 80 μm ~ 90 μm Valores obtenidos por Brookhaven y Valencia  Compatibles Los resultados antes y después de las pruebas térmicas  Similares Máxima desviación obtenida < 100 μm  Aceptable Desviaciones máximas medidas con distintos sistemas y distintas posiciones Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física

Actividades Futuras Repetir las pruebas con el segundo prototipo Proyecto “Petalet” (sección de un Pétalo) Incorporar sensores de silicio (fabricados por el CNM, Barcelona) Repetir las pruebas térmicas y de metrología Realizar pruebas eléctricas  caracterización eléctrica de los detectores Muchas gracias por su atención Urmila Soldevila (IFIC - Valencia) XXXIII Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física