June 22, 2009 P. Colas - Analysis meeting 1 D. Attié, P. Colas, M. Dixit, Yun-Ha Shin (Carleton and...

June 22, 2009P. Colas - Analysis meeting

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D. Attié, P. Colas, M. Dixit, Yun-Ha Shin(Carleton and Saclay)

ILC TPCILC TPC

Micromegas résistifsMicromegas résistifs

Réunion RESIST – 26 juin 2009

Introduction

26 juin 2009 2Réunion RESIST

• Résolution spatiale pour la TPC de l’ILC : < 100 μm

- étaler la charge en utilisant une couche résistive- faire un barycentre

• Autres avantages

- réduire le nombre de voix d’électronique (pad ~3mm)

- protéger l’électronique

• Grand Prototype de TPC (Ø = 80 cm) pour choix techno

24 lignes x 72 colonnes

<Taille des pad> ~ 3x7 mm2

17 cm

23 cm

• Trois panneaux ont été montés et testés sur le grand prototype et l’aimant 1T, Ee = 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


Exemple de signaux enregistrés

• Kapton résistif

• Z = 5 cm

• B = 1T

• gaz : T2K

• peaking time : 100 ns

• échantillonage : 25 MHz


Pouvoir séparateur des traces

r

φ

z


Nouvelle électronique T2K


• 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

25 MHz

Résolution spatiale

• Résolution à z=0 : σ0 = 54.8±1.6 μm avec des pads 2.7-3.2 mm (wpad/55)

• Nombre effectif d’électrons : Neff = 31.8±1.4

eff

2d2

0x N

zCσσ

Préliminaire


Description des anodes résistives

DétecteurCouche

diélectriqueCouche résistive Résistivité (MΩ/□)

Kapton résistif Epoxy-glass75 μm

Kapton chargé au carbon

25 μm

~4-8

Encre résistive Epoxy-glass 75 μm

encre (3 couches)

~50 μm~1-2

Kapton résistif Encre résistive

PCB

Prepreg

Kaption résistif

PCB

PrepregGlue

1-2 μm

Glue

1-2 μm

Encre résistive


Comparaison à B=1T, z ~ 5 cm

• RUN 310

• vdérive = 230 cm/μs

• Vmesh = 380 V

• Peaking time: 500 ns

• Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz

• RUN 549

• Vdérive = 230 cm/μs

• Vmesh = 360 V

• Peaking time: 500 ns

• Fréquence d'échantillonnage: 25 MHz



Pad Response Functions, z ~ 5 cm

Γ = 7 mm

δ = 10 mm

Γ = 11 mm

δ = 13 mm

xpad – xtrack (mm)xpad – xtrack (mm)

xpad – xtrack (mm)xpad – xtrack (mm)

σz=5cm = 68 μm σz=5cm = 130 μm !



Conclusions

• Deux Bulk Micromegas avec anode résistive ont été testés dans le cadre d’EUDET 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 μm 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.


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D. Attié

ILC ILC

TimePix ProtectionsTimePix Protections

Réunion RESIST – 26 juin 2009

Protection des puces TimePix


• Le silicium amorphe (a-Si:H) jusqu’à 10 μm donne une protection efficace mais avec l’étalement sur plusieurs pixels (2-3 pour 20 μm).

• Mais processus long et coûteux

3 μm 20 μm

Nouvelle protection des puces TimePix


450V

100V

• Nouvelle protection : nitrure de silicium (Si3N4)

• Processus plus courant que le silicium amorphe

• Tests récents à DESY avec plusieurs épaisseurs

• Collaboration en cours avec le LAAS

NIKHEF(MESA+, Univ. Twente) 210Po in He/Iso en mode TOT

~5 μm

Détermination de la Pad Response Function

• Fraction de la charge sur un padvs xpad – xtrack

(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

xpad – xtrack (mm)

Taille pad

xpad – xtrack

(mm)


Résidus (z=25 cm)

Résidus (xligne-xtrack) sont gaussiens

ligne 1 ligne 2 ligne 3

ligne 4 ligne 5 ligne 6


Déviation des résidus (z=25 cm)

• déviation restante après correction :moyenne des résidus xligne-xtrack = f(xtrack)

• variation jusqu’à 50 μm

• avec une périodicité d’environ 3mm (largeur de pad)

ligne 0

ligne 3

ligne 8

ligne 1

ligne 2 ligne 4

ligne 5


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