Gero Kube, Kay Wittenburg, MDI Neue Diagnostik in HERA.

Präsentation zum Thema: "Gero Kube, Kay Wittenburg, MDI Neue Diagnostik in HERA."—  Präsentation transkript:

1 Gero Kube, Kay Wittenburg, MDI Neue Diagnostik in HERA

2 Was wird es Neues geben 1. Das Drahtmesssystems bei H1 und ZeusDrahtmesssystems 2. Neues Strahllagesystem für HERAeStrahllagesystem 3. Teilweise neues Strahllagesystem HERApStrahllagesystem 4. Neue Strahllagemonitore im EL-WegStrahllagemonitore 5. Verbesserungen an der Kollimator-AnsteuerungKollimator-Ansteuerung 6. Verbesserte LebensdauermessungLebensdauermessung 7+8. Neue und verbesserte Synchrotronlichtmonitore in HERAe und HERApSynchrotronlichtmonitore 9+10. Neue Monitore zur Injektions-Mismatch Messung in HERAe und HERApInjektions-Mismatch Messung

3 Drahtmesssystem bei H1 und Zeus l System dient der Beobachtung von Magnetbewegungen auf den Brücken l HF auf einem gespannten Draht (60 m) wird mit Pickups an den Magneten gemessen und die Drahtposition bestimmt. l Auslese bisher über ADC boards in PC. Probleme mit ständig hängendem PC. Bug scheint gefunden (F. Peters). l Je 2 Drähte pro WWZ (N+S) werden wieder gespannt. Status: Diese Woche im N-links, nach Interlockprüfung die weiteren Drei (ca. 2 Wochen). l Auslese vorerst über altes System. l Ab Jan. 2005 wird eine neue Auslese über ADCs in Sedacmodulen betriebsbereit sein. Status: Prototyp ist gebaut und wird zur Zeit getestet. l Betreuung ab sofort von MDI. System wird auf Elektronenbetrieb eingestellt! F. Peters, R. Neumann, S. Vilcins, R. Susen, MDI

4 Strahllage HERAe Prinzip: 4 Pickup-Signale eines BPMs werden mit einem Delayline-Netzwerk hintereinander in 22 ns Abstand angeordnet und mit einem ADC (8 bit) gemessen. Der Messbereich muss durch Abschwächer dem Strahlstrom angepasst werden. Der ADC Wert wird auf verschiedene Arten behandelt und abgespeichert (neu). R. Neumann, J. Neugebauer, MDI1

5 Strahllage HERAe Neu l SEDAC: 16/32 bit, 8 – 44.4 kbyte/s l Max. Updaterate ca. 50 Hz für alle Kanäle (Orbit) l Monitor Updaterate max. 4 kHz »Frequenzanalyse der Strahlschwingungen l Mittellung aus 1-4096 Einzelmessungen synchron (ext. Trigger, int Clock) Auflösung  1  m rms (bei 4096 Bunchen) l Flexibel einstellbarer Speicher »Speicher-trigger: Injektion, Software, Hardware,... »1-256 Bunche/Umlauf -> 32768-128 Umläufe »Und zusätzlich 1-256 Umläufe mitteln und max. 8192 Daten abspeichern »Post Mortem Speicher (stoppt bei diversen Ereignissen (einstellbar) –1024 Umläufe x 32 Bunche/Umlauf –64 Umläufe gemittelt, 8192 Daten Alt l SEDAC: 16 bit, 8 kbyte/s l Mittelung aus 63 Einzelmessungen asynchron (int. Clock) l Max. Updaterate 5 Hz für alle Kanäle (Orbit) l Monitor Updaterate max. 0.5 kHz Auflösung  10  m rms (bei 63 Bunchen) Status: Alle SEDAC Kassetten installiert, Testsoftware läuft (Hr. Glör –MST-), Server in Arbeit System Betriebsbereit ab Mitte Okt.

6 Bestehendes System: Hardware basiert auf SEDAC Elektronikmodulen (ca. 130 Module in 90 Gräbern): Analog: Hybrid- und PPA-Modul (2-Kanäle, 8-bit ADC Auflösung) Digital: PPD-Modul (2-Kanäle, SEDAC-Doppelmodul, TTL-Technologie) Trigger: je ein MTM- und Delay-Modul (beides SEDAC) Probleme: Zuverlässigkeit, PPA-Module: Hohe Wärmelast durch zu kompaktes Design, schnelle Alterung der Bauelemente (Elkos, Halbleiter). Halbleiterkomponenten nicht mehr verfügbar. Häufige Reparaturen habe die Leiterbahnen und Anschlusspads auf den Platinensubstrat zerstört! Von 145 gefertigten Modulen sind nur noch 133 verfuegbar, d.h. nur 3 PPA-Module Reserve!! Delay-Module: Das Delay-Modul hatte von Beginn an Probleme, d.h. springen des Delaywertes bei bestimmten Einstellungen (nicht reproduzierbar). Der Fehler trat zunächst sehr selten auf und wurde aus Zeitmangel nicht weiterverfolgt. Seit einiger Zeit tritt der Effekt wesentlich häufiger auf. Abhilfe: Monatliches nachstellen des Triggerdelays (online), ggf. Neuentwicklung eines SEDAC Delay-Moduls (bisher nicht geplant). Neues (modifiziertes) System: Bedingungen: Weitestgehende Nutzung der vorhandenen SEDAC-Infrastruktur. Lösung: Geringfügig modifizierte TTF BPM-Elektronik plus neuem SEDAC Digital-Modul. Geplant: 30 Module (1 Kanal) für max. 15 Monitore, vorzugsweise in den geraden Stücken der WW-Zonen. Damit werden 15 Alte als Ersatz frei. Verbesserungen: Geringere Wärmelast, daher erhöhte Zuverlässigkeit. Rauschärmere Bauelemente und 12-bit ADC's erhöhen die nutzbare Auflösung. Status: Entwicklung der Analogtechnik ist abgeschlossen, die des Digitalmoduls zu ca. 90 % (R. Stadtmüller –MST-) Fertigung des Analogmoduls (FE) ist unterwegs, für das Digitalmodul wird das Layout im Oktober gestartet (vorher ist keine Manpower verfügbar). Alle Gräber sind für den Einbau der neuen Technik vorbereitet. Die Überrahmen (Mechanik) müssen noch gefertigt werden. Erster Test nicht vor Januar 2005 am WR10m BPM, danach sukzessive Umrüstung der geraden Stücke in den Zugangstagen. Software: Der Server wird beide Versionen unterstützen. Verbesserte BPMs für HERAp

7 Messprinzip: Extern getriggerte Einzelbunch (turn-by-turn) Messung nach dem AM/PM- Normierungsprinzip (wie Tevatron, LEP, LHC) Neu Alt R. Stadtmüller, MST; M. Wendt, MDI; G. Riesch, Zeuthen

8 Neue BPMs im EL-Weg l Anfage nach neuen BPMs im EL-Weg im Juli 2004 l Dank sehr guten Zusammenarbeit mit MVP sind alle BPMs im Sept. eingebaut worden. l 6 Neue BPMs bei 3m, 37m, 61m, 180m, 199m, 218m erlauben Winkel- und Lagemessung nach Ejektion aus PETRA und vor Injektion in HERA. l Neue Elektronik ist fertig. Messung aller Einzelbunche beim Transport sowie Mittelwertbildung (bessere Auflösung). l Mit der gleichen Elektronik wird die BPM Auslese im P-Weg verbessert. Neu: Testpulser zum int. Funktionstest A. Brenger, R. Neumann, MDI; R. Boesflug, MVA

9 Kollimator-Ansteuerung Problem: 1-3 Ereignisse pro Jahr, in dem ein Kollimator ungewollt/selbständig in den Strahl hineinfuhr und einen Verlust auslöste. Die Steuereinheiten (HERMOT) sind seit HERA Start im Einsatz. Diese enthalten einen Mikroprozessor, dessen Programm nicht mehr geändert werden kann. Abhilfe: Einbau einer existierenden SEDAC Kassette (LIUM), die die Signale der Steuereinheit nur auf Befehl durchlässt und DIO, die die Richtungssignale prüft. Status: In Planung, Beginn der Arbeiten Januar 2005. Dauer 10 Wochen inkl. Software. G. Priebe, MDI2 Encoder sind nicht Strahlungsbestandig, daher häufig deaktiviert

10 Lebensdauermessung Keine deutliche Verbesserungen in nächster Zeit wahrscheinlich. Grenze: Hardware. Problem: Niederfrequentes Brummen Lösung: Neue Hardware, BERGOZ hat neuen N-PCT angekündigt. Hochauflösendes Model ist noch nicht fertig. Aber keine befriedigenden Ergebnisse mit Daten von N-PCT. Im Dezember wird ein Workshop über Lebendausermessung stattfinden, dort wird u.a. Brookhaven über die Erfahrungen mit den neuen Model berichten. Wir bleiben `dran! Softwareentwicklungen von M. Lomperski K. Knaack, R. Neumann, MDI4, M. Lomperski

11 Lebensdauermessung

12 Synchrotronlichtmonitor in HERAe NEU WR227 Aufbau von Rainer Fischer WR227

13 Problem: Falsche Emittanzmessungen Alter Spiegel (Be) war verbrannt Photo des 2mm dicken Berylliumspiegels, der ausgebaut wurde und voll vom SR- Strahl getroffen wurde l Maßnahmen: (1) - 2003: Tausch des Spiegels gegen vorhandenen. - Temperaturberechnungen - Begrenzung des Fahrweges (weniger Licht) - 2004 (neu): Tausch des Spiegels gegen 4 mm Be- Spiegel mit spezifizierter polierter Oberfläche ( /4)

14 Temperaturberechnungen 2 mm dicker Be-Spiegel 4 mm dicker Be-Spiegel H. B. Peters –ZM1-

15 Weitere Maßnahmen (2) l Genaue Theorie anwenden (G. Kube) (mit den klassischen Theorie haben wir zum Teil negative Emittanzen gemessen) »Strahlbreite  beam = (  measured 2 -  cor 2 ) 1/2  cor = (  diff 2 +  depth 2 +  arc 2 +  camera 2 ) 1/2 (horizontal)  cor = (  diff 2 +  depth 2 +  camera 2 ) 1/2 (vertikal)

16 »Theorie der Beugung Auflösungsgrenze klassisch:  v = 400  m,  h = 188  m genau (G. Kube):  v = ca. 200  m, abh. von Spiegelposition  h = 95.2  m »Tiefenschärfe klassisch:  v = 185  m,  h = 440  m genau:  v = 154  m,  h = 292  m »Farbfilter (450 nm) verwenden (Auflösung ist wellenlängenabhängig) »Polarisation der SR: Polarisationsfilter verwenden!

17 Resultate SR-korrigiert  v = 340  m  h = 980  m  h = 13 ·10 -9  v = 3.9 ·10 -9 Wire scanner  v = 320  m  h = 960  m  h = 33 ·10 -9  v = 2.9 ·10 -9 l Vertikalauflösung hängt von Spiegelstellung ab! Korrektur auf Spiegelposition vorgesehen l Abhängig von Abschwächer?  Differenz zu wire Scanner -> Betafunktion?    SR stimmt mit Experimenten überein l Geeignet f. relative Emittanzänderungen! Kontinuierlich

18 Synchrotronlicht HERAp Aufbau von W. Hain, G. Miat, H.D. Bremer OL81

19 Erste Resultate 1993 Nur Reflexionen sichtbar Spiegel war nicht fahrbar Keine gute Ausrichtung 2004 Spiegel fahrbar 2 Lichtflecke zu erwarten l Auslese wie SR-HERAe l Prüfen was wir sehen Korrekturen genau berechnen (ca. 200  m) l Kontinuierliche Beobachtung ab ca. 300 GeV? G. Kube R. Fischer, G. Priebe, MDI2

20 Optik-Mismatch Monitore M1 b-d: Filamentation of an unmatched beam Oscillations of the beam width due to mismatched injection.

21 HERAp: OTR-Schirm 10  m Titan Folie (Ø 75 mm) Pressluftantrieb mit Verriegelung WR18 Kamera und Linsensystem Eigenbau (IHEP) Protonen E. Merker, IHEP

22 Erste Resultate l Schirm darf nur von max 100 Umläufen getroffen werden (Spezieller Trigger für Dump wurde installiert; ist nur bei Messungen aktiv) Spezielle Kamera wurde von IHEP gebaut (Zeilenkamera mit DALSA Sensor IL-C6 mit großen Pixel (13 x 500  m). Auslese von nur 192 (von 2048) Pixel/Umlauf l Schirm/Kamera System vorher mit Laser genau justiert. Kamerakopf ist extern fahrbar. l Messungen/Status: Bisher nur der 1. Umlauf sichtbar, der aber gut. Problem: Kamera scheint nicht wie vorgesehen zu funktionieren. IHEP (E.Merker) wird Problem beheben (Okt. 04). l Kontrollsoftware wird nach erfolgreichen Tests erstellt. Injektion und Start der Messung E. Merker (IHEP) I. Kroupchenkov (MDI1), Y. Kot (MPY),

23 HERAe: Synchrotronlicht Der „normale“ SR Monitor erhält einen 2. optischen Weg mit einer schnellen kommerziellen Zeilenkamera ATM AVIIVA M2 CL 1010 mit (10x10  m Pixelgröße). Optional: Test mit Photomultiplier l Viel Licht durch die SR (Berechnungen von G. Kube) erlaubt viel kleinere Pixel, dadurch schnelle Auslese der Zeile (max. 53 kHz). l Abschirmmaßnahmen zum Schutz vor Strahlenschäden (SR + Neutronen) durch Tetraboroxid und Blei. l Status: Box bis Ende shutdown eingebaut, optisches System im Labor zum Test. Installation an einem der folgenden Wartungstage. Kontrollsoftware wird nach erfolgreichen Tests erstellt. WR227

24 Photomultiplier Kamera mit Bleiabschirmung Licht von SR-Monitor Klappspiegel Abschirmung aus Tetraboroxid Konzeption und Aufbau durch einen Studenten (Ch. Wiebers) + G. Kube, R. Fischer, MDI

25 Das Ende