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1 ATLAS,, ( ),,,, (KEK),, ( ),, ( ),, ( ), ( ), ( ), SCT 1 1

2 LHC(Large Hadron Collider)/ATLAS LHC - CERN - s=7 TeV ATLAS - LHC 1 Higgs 44 m 44m 22m 7000t 22 m 2 2

3 LHC(Large Hadron Collider)/ATLAS検出器 LHC - CERNにある陽子 陽子衝突型円形加速器 - 現在 s=7 TeVで物理データが蓄積されている ATLAS検出器 6.2 m 内部飛跡検出器 - LHCの衝突点の1つに置かれた汎用粒子検出器 Higgs粒子や 標準模型を超える物理現象の探索を行う 44 m 2.1 m 全長 44m 高さ 22m 質量 7000t 22 m 2 Figure 1.1: Cut-away view of the ATLAS detector. The dimensions of the detector are 25 m in 2

4 SCT( ) SCT(SemiConductor Tracker) - b-tagging fb -1 SCT 3 3

5 SCT(シリコンストリップ飛跡検出器) 内部飛跡検出器 SCT(Barrel) SCT(Endcap) p-beam Interaction Point SCT(SemiConductor Tracker) - 粒子の飛跡を精密に測定 b-taggingなどに重要 - ビーム衝突点に近いため 放射線損傷が激しい 数100 fb-1を越えるデータ収集の際には より放射線耐 性に優れた新型SCTに交換される 3 3

6 SCT SCT SCT 1280 strips Readout Chips 128 mm 49 mm 768 strips - Hit Occupancy # chips/module # channels/module strip length 128 mm 24.5 mm # module 4088 >> 4088 SCT (ABC-N Chip) DAQ 4 4

7 SCT DAQ - National Instruments - Windows (Mac ) - 4 module(=4 20 chips) OS (Mac ) I/O DAQ 5 5

8 DAQ DAQ - Software C/C++ OS - Hardware SEABAS PC Single Chip Board Internet 100 Mbps 6 Ethernet DAQ 6

9 DAQ SEABAS(Soipix DAQ EvAluation BoArd with Sitcp) -- FPGA Software C/C I/O (4 OS module 22 I/O ) - Hardware SEABAS 4 module - SiTCP(network processor) SEABAS PC Single Chip Board Internet 100 Mbps 6 Ethernet DAQ 6

10 DAQ SEABAS(Soipix SiTCP (KEK) DAQ EvAluation BoArd with Sitcp) -- FPGA FPGA TCP/IP Software C/C I/O (4 (100 OS Mbps) module 22 I/O ) -- SEABAS PC FPGA Hardware SEABAS 4 module - SiTCP(network processor) SEABAS SiTCP FPGA PC Single Chip Board Internet 100 Mbps 6 Ethernet DAQ 6

11 DAQ SEABAS(Soipix SiTCP (KEK) DAQ EvAluation BoArd with Sitcp) - - User FPGA FPGA TCP/IP Software C/C++ FPGA I/O (4 Verilog (100 OS HDL Mbps) module 22 I/O ) - - SEABAS PC SEABAS PC FPGA Hardware SEABAS 4 module - SiTCP(network C/C++ processor) SEABAS DAQ Software SiTCP FPGA PC Single Chip Board User FPGA Internet 100 Mbps 6 Ethernet DAQ 6

12 DAQ PC SEABAS PC SEABAS Chip 7 7

13 DAQ PC SEABAS Register Value and Command Type PC SEABAS Chip 7 7

14 DAQ PC SEABAS Register Value or and Command Type Write Register Trigger etc PC SEABAS Chip 7 7

15 DAQ PC SEABAS Register Value or and Command Type Write Register Trigger etc PC SEABAS Chip Data 7 7

16 DAQ Chip Address(7 bit) Channel Address(7 bit) Hit Pattern(3 bit) PC SEABAS Register Value or and Command Type Write Register Trigger etc PC SEABAS Chip Data Data 7 7

17 DAQ Chip Address(7 bit) Channel Address(7 bit) Hit Pattern(3 bit) PC SEABAS Register Value or and Command Type Write Register Trigger etc decode PC SEABAS Chip rootfile Data Data 7 7

18 Calibration Pulse Single Chip(128 channels/chip) (channel : 3, 7, 11, 15...) Calibration Pulse # hit 8 channel 8

19 Single-chip(1 chip) Multi-chip(10 chips ) - 10 chips DAQ 9 9

20 Calibration Pulse - Calibration Pulse delay 0 ns~63 ns - delay Calibration Pulse & Trigger 100 delay Calibration Pulse Signal Clock 40MHz sample ns 10

21 Calibration Pulse - Calibration Pulse delay 0 ns~63 ns - delay Calibration Pulse & Trigger 100 delay delay[ns] 20 Calibration Pulse Signal DAQ Clock 40MHz sample ns channel 10

22 DAQ Calibration Pulse 10 chip delay[ns] chip 0 chip 1 chip 3 chip 4 chip 5 chip 6 chip 7 chip 8 chip 9 chip 10 - Calibration Pulse delay 0 ns~63 ns - delay Calibration Pulse & Trigger delay delay[ns] 20 Calibration Pulse Signal DAQ Clock 40MHz channel sample ns channel 10

23 Gain & Noise efficiency Threshold Scan Curve(S Curve) 1 - Calibration Pulse S - Efficiency 50% (Vt50) Output noise Channel : 12 Charge : 1.6 fc σ = output noise fitfunc(x) = erf(x) = 2 π x 1 erf( x µ 2σ ) 0 2 e t2 dt Vt50 σ Output noise Vt50 threshold [mv] SCT ADC channel hit 11 11

24 Gain[mV/fC] Vt50[mV] Gain(=Vt50/Pulse charge)[mv/fc] DAQ Gain : ~ 100mV/fC DAQ (Gain at 1.6 fc) channel 12 12

25 Gain[mV/fC] Vt50[mV] Gain(=Vt50/Pulse charge)[mv/fc] DAQ Gain : ~ 100mV/fC DAQ (Gain at 1.6 fc) channel Gain[mV/fC] 100 chip 0 chip 1 chip 3 chip 4 chip 5 chip 6 chip 7 chip 8 chip 9 chip 10 Gain : ~100mV/fC chip channel 12

26 Output noise[mv] Noise(=Output noise/gain)[enc] DAQ (Noise at 2.0 fc) Noise[ENC] Noise : ~ 400 e DAQ (Noise at 1.6 fc) channel 13 13

27 Output noise[mv] Noise(=Output noise/gain)[enc] DAQ (Noise at 2.0 fc) Noise[ENC] Noise : ~ 400 e DAQ (Noise at 1.6 fc) channel chip 0 chip 1 chip 3 chip 4 chip 5 chip 6 chip 7 chip 8 chip 9 chip 10 Noise[ENC] 400 Noise : ~ 400 e chip channel 13

28 DAQ - DAQ C/C++ OS SEABAS FPGA 120 I/O - DAQ fin 14 14

29 backup 15

30 Chip 0 Three Point Gain - Charge[fC] vs Mean value(vt50, Gain, Output noise, Input noise) 16 16

31 1.6 fc Vt50[mV] chip 0 chip 1 chip 3 chip 4 chip 5 chip 6 chip 7 chip 8 chip 9 chip fc [mv] channel 17 channel 17

32 汎用読み出しボードSEABAS SEABAS(Soipix EvAluation BoArd with Sitcp) - SiTCP(network processor), ADC, DAC, NIM, FPGAを搭載 - 評価したいチップに合わせたサブボードを付け替える事に より 様々な検出器を評価できる汎用読み出しボード ~230mm 4つのコネクタで サブボードに繋がる NIM I/O PROM Ethernet User FPGA テストする検出器の 種類に依存しない DIP SW ADC SiTCP FPGA DAC LED Power 18 18

33 Burst - (0 mv) - Trigger 100 chip 0 chip 1 chip 3 chip 4 chip channel 19

ATLAS 2011/3/25-26

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