Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN
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- Laura Wolf
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1 Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN DPG Frühjahrstagung 2006 T J. Dubbert, M. Groh, O. Kortner, H. Kroha, J. v. Loeben, R. Richter, J. Schmaler, H. v. d. Schmitt O. Biebel, D. Merkl, F. Rauscher und A. Staude MPI München LMU München p.1
2 Überblick Einführung Test von MDT-Kammern am CERN - Gasdichtigkeitstest - Noise-Test Integration und Einstellung der Myon-Stationen Cosmic Ray Zertifizierung Installation der Myon-Stationen in ATLAS Zusammenfassung T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.2
3 Einführung T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.3
4 Einführung (1) Das ATLAS-Myon-Spektrometer Physik Anforderungen: p T /p T < 10% bis 1 TeV Stand-alone Operation Realisation Toroid-Luftspulen-Magnetsystem Abmessungen: 45 m 25 m Aktive Fläche: > 5500 m Trigger-Kammern 1206 Präzisions-Kammern T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.4
5 Das ATLAS-Barrel-Myon-Spektrometer Einführung (2) End-cap toroid MDT chambers Resistive plate chambers Barrel toroid coils 3-Punkt Sagitta Messung 50 µm Punktauflösung benötigt (inklusive Alignierung über 5 10 m) 576 Trigger-Kammern: Resistive Plate Chambers (RPCs) Inner detector Calorimeters 656 Präzisionsdetektoren: Monitored Drift Tube (MDT) Kammern 88 MDT-Kammern für die äussersten Myon-Stationen (BOS - Barrel Outer Small) wurden am Max- Planck-Institut für Physik (MPI) und der Ludwig-Maximilians- Universität (LMU) München gebaut T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.5
6 Einführung (3) Funktionsprinzip von Driftrohren ATLAS-Driftrohre Endstopfen Anodendraht (W Rh) Aluminium Rohrwand µ µ r=14.6mm Durchmesser: 3 cm Drahtdurchmesser: 50 µm Gasmischung: Ar/CO 2 = 93/7 Druck: 3 bar Gasverstärkung: Max. Driftzeit: 700 ns B = 0 B = 0 Auflösung: < 100 µm Magnetfeldabhängigkeit der Orts-Driftzeit-Beziehung T704.8 (O. Kortner et al.) T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.6
7 Einführung (4) Monitored-Drift-Tube-Kammern 2 Multilagen of 3 (oder 4) Driftrohrlagen Trägerstruktur aus Aluminium Kammergrösse: 1-11 m 2 Multilayer In plane alignment Longitudinal beam Cross plate Monitored... Optische Systeme zur Überwachung der Kammergeometrie BOS MDT-Kammer Grösse: 3.8 m 2.2 m 2 3 Lagen, 72 Rohre pro Lage Optische Kammer-zu-Kammer Alignierung T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.7
8 Einführung (5) Vom Driftrohr zur installierten Myon-Station... Produktion der Driftrohre, Test und Vermessung der Drahtpositionen am JINR Transport nach München Stichprobenkontrolle der Rohrparameter an der LMU Kammerproduktion und Test am MPI T203.1 (S. Horvat et al.) Bestückung mit Elektronik, anschliessend Test und Kalibration der MDT-Kammer im Höhenstrahlungsmessstand der LMU T704.6 (F. Rauscher et al.) Lagerung der Kammer bei München Ggf. Test und Kalibration der Kammern in der Lagerhalle mit mobilem Höhenstrahlungsmessstand T704.2 (M. Groh et al.) Transport zum CERN (just-in-time-delivery) Test der Kammern und Integration zur Myon-Station am CERN Lagerung am CERN (einige Wochen bis Monate) Transport zum ATLAS-Pit Test der Myon-Stationen an der Oberfläche (einige Stunden bis 1-2 Wochen vor Installation) Installation im Detektor Test der installierten Myon-Stationen T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.8
9 Test, Inbetriebnahme und Integration am CERN T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.9
10 Am CERN... (1) Test und Inbetriebnahme Integration Garantiert Funktion der MDT- Kammern im Experiment Lecktest HV-Test Noise-Test Cosmic Ray Test (nach Integration) Vervollständigung der MDT- Kammern und Zusammenbau mit Trigger-Kammer Installation und Test zusätzlicher Sensoren Einbau RPC Trigger-Kammer in Common Support Rahmen Einbau MDT-Kammer in Common Support Rahmen Mech. Justierung der MDT- Kammer T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.10
11 Status Vorgezogene Installation (4 BOS Myon-Stationen für den Fussbereich) - Transport ans CERN: Oktober Test und Integration: November 2004 Februar Installation: Februar/März MDT-Kammern - Transport ans CERN: Juni 2005 Februar Stand : 88 MDT-Kammern getestet 86 MDT-Kammern integriert - Beginn der Installation: Februar 2006 Keine Schäden durch Transport T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.11
12 Leckratenmessung (1) Bestimmung der Gasdichtigkeit jeder Multilage Erlaubte ATLAS Kammerleckrate: 2 N Rohr 10-8 bar l/s - Getestet an MPI/LMU Druckmessung p(t) Temperaturmessung T(t) (18 kammerinterne Sensoren) Temperaturkorrektur p corr (t) = p(t) dt(t) p(0)/t(0) Linearer Fit an Druckabfall p corr (t) Messdauer: 2 4 Tage (bis zu 6 Kammern) Messgenauigkeit: 2 mbar/d Maximal erlaubte Leckrate: 10 einfache ATLAS Kammerleckrate T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.12
13 Leckratenmessung (2) Ergebnisse Maximal erlaubte Leckrate: mbar/d Druck / mbar P E-04 P E E Temperatur / Grad C Leckrate / (mbar/d) Fehler: 2 mbar/d Zeit / d MDT-Kammer APIN Alle Kammern erfüllen das Leckratenlimit T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.13
14 Noise-Test (1) Zufallstrigger Messung #Hits / Rohr Umrechnung in Noiserate über aktives Zeitfenster der Readout-Elektronik (1.6 µs / Ereignis) Eff. Threshold: -50 mv Messung ohne und mit HV (3080 V) - Identifizierung toter Kanäle - Differenzierung Elektronik- und Entladungsrauschen Funktionstest Elektronik und Messung Kammerverhalten T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.14
15 Noise-Test (2) Ergebnisse Max. erlaubte Noiserate: 5 KHz (Mittelwert und Einzelrohr) Noise Rate / Hz Mean HV on : 47.7 Hz RMS HV on : 20.4 Hz Mean HV off : 3.8 Hz RMS HV off : 14.4 Hz Noise Rate / Hz HV on HV off ML1/1 ML1/2 ML1/3 ML2/1 ML2/2 ML2/3 Driftrohr MDT-Kammer APIN Alle Kammern erfüllen Noiseratengrenzwert T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.15
16 Integration (1) Survey Targets Alignment-Sensoren B-Feld-Sensoren T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.16
17 Integration (2) Integration der RPC Trigger-Kammer und der MDT-Kammer Unterschiedlich von allen anderen ATLAS Barrel-Myon-Stationen Komplizierteste Integration aller Myon-Stationen durch Common Support Rahmen (Position der Stationen an der Aussenseite der Toroid-Magnetspulen) T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.17
18 Integration (3) Rotation der Myon-Station Sag-Kompensation Ausrichtung MDT Integrierte Myon-Station T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.18
19 Integration (4) Ergebnisse Sag-Kompensation Ausrichtung MDT CS Einträge / µm Mean RMS x y z Abweichung Sag-Einstellung / µm x: ± 1 mm y: ± 0.5 mm z: ± 0.1 mm Präzise Einstellung aller Parameter T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.19
20 Cosmic Ray Test Test vollständiger ATLAS Myon-Stationen (MDT und RPC-Kammer + Trigger Elx) ADC Spektrum ADC-Spektrum (ns) Mezz 17 Kanal 19 Einträge / 3.3 ADC Counts ADC-Kanal Drift Time Spektrum Hit-Profil TDC-Spektrum (ns) TDC 17 Kanal 19 nach ADC-Cut Hit-Profil Multilage 1, Rohrlage 1 nach ADC cut Einträge / ns Enträge / Rohr Driftzeit / ns Rohrnummer Cosmic Ray Test von 86 BOS MDT-Kammern bestanden T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.20
21 Statistik Ausfallraten Komponente Anzahl In München Am CERN Prozent Undichte O-Ringe Abgehängte Rohre Gerissene Drähte Frontend-Elx Karten HV Verteiler-Boxen DCS Boxen T-Sensor Alignment-Sensorkomp B-Feld Sensor Sehr geringe Ausfallraten in allen Bereichen T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.21
22 Installation in ATLAS T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.22
23 Installation (1) Ablauf Tests an der Oberfäche - MDT Druck Test - MDT Noise Test (ohne HV) - MDT Pulser Test (gerisse Drähte) - Mechanische Integrität Einbau der Myon-Station in Installationsrahmen (CERN) Andocken des Installationsrahmens an ATLAS Schienensystem (CERN) Einfahren der Myon-Station mit Hilfe von 2 Seilwinden BOS-Station Gewicht: ca. 1 t (CERN) Endpositionierung auf den Schienen (MPI/LMU) Anschliessen der Services Gas, Readout, HV, DCS (MPI/LMU) Test der Myon-Stationen in ATLAS (MPI/LMU + RPC) T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.23
24 Installation (2) In der SX1 Halle Installation in Sektor 08 Auf dem Weg nach UX15... T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.24
25 Installation (3) Andocken an ATLAS... Ausrichten der Kammern Installierte BOS-Station Blick auf Sektor 04 T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.25
26 Installation (4) T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.26
27 Installation (5) Erste Test der installierten MDT-Kammern HV Test (2000V) - Gerissene Drähte und Kurzschlüsse in Frontend-Elektronik ( ) Lecktest - Beschädigung des Gassytems oder der Driftrohre ( ) Alignment-Systeme - Überprüfung der Sag-Kompensation ( ) - Sichtkontakt der Kammer-zu-Kammer-Sensoren ( ) Mechanische Integrität der Kammern - Alignment-Plattformen ( ) T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.27
28 Installation (6) Ergebnisse Sag-Kompensation Ausrichtung Myon-Stationen Sollabstand zwischen Stationen: 8mm Einträge / 1 µm Mean RMS Abweichung Sag-Einstellung / µm Einträge / 0.5 mm Einträge / 0.5 mm Mean RMS Abstand - Sollabstand / mm Mean RMS Abstand - Sollabstand / mm Sag-Kompensation und Ausrichtung in sehr guter Übereinstimmung mit Sollwerten T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.28
29 Zusammenfassung T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.29
30 Zusammenfassung 88 BOS MDT-Kammer zum CERN transportiert - Keine Transportschäden 88 BOS MDT-Kammer erfolgreich am CERN getestet - Leck-Test - HV-Test - Noise-Test - Cosmic Ray Zertifizierung (vollst. Myon-Station incl. LVL1 Trigger Elx) 86 BOS MDT-Kammern integriert und für Einbau bereit 44 BOS MDT-Kammern bereits in ATLAS installiert 38 BOS MDT-Kammern positioniert Abschluss der BOS Installation: voraus. April 2006 T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.30
31 Danke schön... Ein Teil des Münchner MDT Teams am CERN Vielen Dank an alle, die beim Bau, Test, Integration und Installation der MDT-Kammern geholfen haben, inbesondere S. Leber, P. Bauer, B. Erdmann, P. Klemm, M. Lippert, M. Lorch, D. Müldner, U. Schorer, R. Sedlmeyer, I. Thiel, A. Varga, H. Wetteskind, A. Wimmer, S. Witt und J. Zimmer, und an unsere Kollegen der RPC-Gruppen, aus Freiburg, Saclay und vom CERN T Integration, Installation und Inbetriebnahme von ATLAS-Myon-Driftrohrkammern am CERN MPI und LMU München p.31
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