ATLAS Phase 1 sTGC 探测器 读出电子学

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1 ATLAS Phase 1 sTGC 探测器 读出电子学
金革, 韩良 中国科学技术大学

2 ATLAS Phase 1 Muon 探测器升级 SW (Small Wheel)
Phase 1升级任务之一 是新建一个Small Wheel(SW)用于L1触发 和测量Muon轨迹 由Micromegas和sTGC 二个探测器组成 中国组（中国科学技 术大学和山东大学） 参加sTGC的建设 山东大学负责1/6的 sTGC探测器（144个） 的建造 中国科学技术大学负 责全部前端电子学读 出板（pFEB & sFEB， 33万通道)的研制和生 产 a Muon谱仪端盖近端探测器 SW (Small Wheel)

3 Muon端盖触发 现行SW触发：L1MU20伪事例率 ~ 98% 现行SW估计：触发率 ~ 100kHz @ 3E34
end-cap toroid 现行SW触发：L1MU20伪事例率 ~ 98% 现行SW估计：触发率 ~ 3E34 NSW升级目标：触发率~ 5E34

4 EML(Endcap Middle Layer)
ATLAS Muon谱仪升级 Tracker径迹: + MDT (Monitored Drift Tube) @Barrel & Endcap + CSC (Cathode Strip Chamber) @Endcap SW Trigger触发: + RPC (Resistive Plate Chamber) @Barrel桶部 + TGC (Thin Gap Chamber) @Endcap端盖 Muon谱仪端盖近端探测器 EIL(Endcap Innermost Layer) SW (Small Wheel) h=1.0 h=2.7 Muon谱仪端盖中部探测器 EML(Endcap Middle Layer) BW (Big Wheel) 现行端盖Muon触发 Muon谱仪 端盖磁铁

5 New Small Wheel dq < 1 mrad  dR < 300 mm Micromegas as tracker
sTGC as trigger dq < 1 mrad  dR < 300 mm

6 sTGC 结构和参数 与现行TGC不同的是sTGC增加了Pad读出，利用Pad信号进行0级触发，即当Pad有信号时，Pad所覆盖区域的Strips和Wires为有效通道； 用于触发的sTGC的总通道数：33.17万 用于轨迹测量的MM的总通道数：209.71万

7 ATLAS NSW升级技术方案 The untagged tagged triggering is looking for track segments in a MDT which point to the primary vertex.

8 NSW Trigger & DAQ dataflow
33万个电子学通道用于sTGC探测器信号读出

9 VMM:64通道前端ASIC

10 VMM 结构

11 pFEB和sFEB结构

12 Pad + Wire Front End Board V1.0
6cm 128个Pad信 号输入通道 64个Wire信 号通道 通过GFZ接 插件输入 16cm

13 Strip Front End Board V1.0 6cm 512个 Strip信 号输入 通道 通过2个 GFZ接插 件输入 29cm

14 pFEB电子学测试 Noise： 2.4mV pFEB signal
256路 sTGC 信号产生器 Experimental setup We have used our sTGC signal source to inject charge signal externally. The noise is very low, the largest noise is less than 2 mVrms.

15 Noise of VMM2#7,8 sFEB 256路sTGC signal pulser
Experimental setup We have used our sTGC signal source to inject charge signal externally. For the sFEB, The noise is a little larger than that in pFEB due to the power chip noise.

16 Scheme of integration High Voltage TFB Scintillators sTGC NIM plug-in compoments pFEB sFEB The current system consists of 3 sFEB + 1 pFEB, and works under both trigger modes The TFB can fanout 4 trigger signals and four 4 signals respectively. All accumulated data is transferred to a PC via Ethernet switch.

17 Original pad and strip signal
Small signal from sTGC pad Large signal from sTGC pad 2mV档 given by detector charge accumulation directly Small signal from sTGC strip Large signal from sTGC strip

18 pFEB noise test Most of channels have large noise.
Low-noise channel (VMM2_1:CH#50) medium-noise channel (5) Most of channels have large noise. Low-noise and medium-noise channel account for 20%.. Low/medium/large比例？接了探测器才出现的，在科大的电子学测试做了没？large是否始终不能用？ large-noise channel (others)

19 pFEB cosmic self trigger test
0.5mV/fC 1mV/fC 0.5mV/fC gain, most signals are very small 1mV/fC gain is chosen for cosmic test 3mV/fC gain, most signals have a platform at the tailing edge. It will lead to long dead time. Signal from pFEB 3mV/fC

20 pFEB 2.0 with VMM3 针对VMM3的pFEB测试板已经设计完成 上星期已收到VMM3器件，现已送到工厂焊接
预计2017年1月份能完成测试 之后开始正式的sFEB和pFEB设计。

21 大事记 2015年6月完成pFEB和sFEB原型设计 2016年6月通过合作组组织的现场评估
2016年10月在山东大学与sTGC进行了联合测试 2016年12月完成pFEB2.0设计，正在进行焊接组装 2017年3月，开始正式pFEB和sFEB的设计 2017年6月，进行批量生产前的现场评估 2017年6月之后开始束流测试，定型 2018年完成批量生产、测试、安装到探测器上

22 谢谢！