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Ausleseelektronik für die Large- Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern von Oliver Schäfer Vortrag zur DPG Frühjahrstagung (05. bis 09. März 2006,

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Präsentation zum Thema: "Ausleseelektronik für die Large- Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern von Oliver Schäfer Vortrag zur DPG Frühjahrstagung (05. bis 09. März 2006,"—  Präsentation transkript:

1 Ausleseelektronik für die Large- Prototype-TPC des ILC mit Zeit/Digitalwandlern von Oliver Schäfer Vortrag zur DPG Frühjahrstagung (05. bis 09. März 2006, Heidelberg), Sitzung T509 Universität Rostock DESY Hamburg EUDET Projekt

2 2 Überblick Large-Prototype-TPC Ausleseelektronik mit Zeit/Digitalwandlern Test-Equipment

3 3 Setup der Large-Prototype-TPC 1.2 Tesla-Magnet Feldkäfig Endplatte mit Padebene Ausleseelektronik I Ausleseelektronik II LCIO Dateien

4 4 Zeitprojektionskammer (TPC) Padposition x, y Driftzeit z-Koordinate Ladung Verbesserung x, y sowie zur Teilchenidentifikation

5 5 Ausleseprinzipien für TPCs Zwei Grundprinzipien für TPC-Ausleseelektronik: –Flash ADC: digitalisiert Kurvenform –Ladungs-Zeit-Wandlung: liefert Q und t Start Ziel: Q und t Start Analoge Ladungsmessung Q-t-Wandlung bei TPCs zum ersten Mal bei DESY* * A. Kaukher: A study of readout electronics based on TDC for the international linear collider TPC detector, IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 (2006) p. 749

6 6 Unser Aufbau I (Allgemeines) Etwa 1000 Kanäle für LP-TPC LP-TPC-Padgröße: 1 mm × 4…6 mm Möglichst steckkompatibel mit FADCs der Universität Lund Zweiteiliges System für Ladungsmessung und Digitalisierung

7 7 Unser Aufbau II (ASDQs) Verstärker, Shaper, Diskriminator und Q-t- Wandlung Ladungsmessung liefert Rechteckpuls entsprechender Dauer 8 Kanäle pro Chip 12 mm × 12 mm Nominell 0.3 fC … 120 fC mit ca. 10 % Genauigkeit

8 8 Unser Aufbau III (HPTDCs) High Performance Zeit/Digitalwandler TDC ist prinzipiell Stoppuhr Vielzweck-TDC vom CERN 32 Kanäle 27 mm × 27 mm Zeitmessung 105 µs mit 781 ps Kommerzielle Module erhältlich Foto: CAEN Bild: CERN Electronics Group

9 9 Unser Aufbau IV (Konzept) klassischer VME-Ansatz Vorverstärkerplatinen Signale über Kabel zum VME-TDC Erfahrungen vorhanden, aber viele Kabel

10 10 Unser Aufbau V (Platine) Platinen direkt auf Endplatte gesteckt Kurze Leitungen, aber Scherkräfte an Steckern 32 Kanäle Breitenbeschränkung: 32 mm (bei 1 mm Padbreite) Dicke 4…6 mm, Länge frei

11 11 Weiterentwicklung Zukünftiger Ansatz: Vorverstärker- und TDC- Chips auf einer Leiterplatte Spart kritische Kabel Birgt mehr Risiken in der Entwicklung Mischung analoger und digitaler Signale Entwicklung geplant ab Ende 2007

12 12 Test-Equipment Nach Fertigstellung muss Elektronik getestet werden: Pulsgenerator für rein elektronische Tests Testkammer für praxisnahe Signale: –Funktionstests –Störsignalverhalten –Bedienung und Handling

13 13 Die UNIMOCS * -Testkammer Material: Aluminium Abmessungen: –soll in 5 T- Magnet (28 cm ø) passen –Vorerst kein Feldkäfig: etwa 3 cm Driftstrecke für 10 cm GEMs Modulares Design, um Änderungen zu vereinfachen Design umfasst größeren Betriebsparameter-Raum (Druck, Spannung), um flexibel einsetzbar zu sein Auswechselbare Pad-Ebenen für verschiedene Elektronik Besonderes Augenmerk liegt auch auf Dichtung, um Gaseigenschaften kontrolliert untersuchen zu können *) UNIversal MOdular Chamber-System

14 Einige Eindrücke …

15 15 Gesamtansicht

16 16 Innenansicht

17 17 Detail Kathode

18 18 Innenansicht

19 19 Schild & GEMs

20 20 Ausleseturm

21 21 Zusammenfassung und Ausblick Ziel: Kanäle Ende des Jahres Höher integrierter Aufbau erfolgt danach UNIMOCS-Testkammer wird derzeit gefertigt Kabel werden auf Eignung getestet Momentan liegen wir im Zeitplan

22 Vielen Dank!


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