Dune cdr the Single-Phase Protodune



Yüklə 4,82 Kb.
Pdf görüntüsü
səhifə55/55
tarix24.12.2017
ölçüsü4,82 Kb.
#17820
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   55

Chapter 6: Test beam specifications
6–158
Figure 6.11: Placement of upstream (left) and downstream (right) CRT panels with respect to the
detector. Each panel consists of eight modules (light green). This shows a possible assembly in which
the upstream side has two panels and the downstream side has one. Full coverage of the detector faces
would require eight four-module units. The panels can be moved laterally along the support structure
shown.
Figure 6.12: Drawing of one 64-strip CRT module (one 32-strip layer shown). Each module contains
two layers of 32 5-cm × 1-cm × 320-cm strips with wavelength-shifting fibers. The 64 fibers for each
module are coupled to a Hamamatsu M64.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


Chapter 6: Test beam specifications
6–159
Figure 6.13: Photo of CRT module. The inset shows the front-end board attached to the PMT and
module. The two large chips are the MAROC2 and an Altera FPGA.
ADC, providing pulse height information for hit strips. The readout of each module is self-triggered.
Each module requires a 62.5-MHz clock and a sync pulse. The sync pulse is a NIM signal with a
frequency between 0.5 and 0.05 Hz. The sync signal is used to reset the internal counter of each
module. Each module produces a single NIM trigger output indicating the presence of a muon-like
signal (i.e., overlapping hits in the two module layers).
6.4.3
Layout of CRT modules
The ProtoDUNE-SP CRT is based on units of four modules, layered and oriented orthogonally as
shown in Figure 6.14). These four-module units result in a 3.2-m × 3.2-m area. Figure 6.15 is a
photograph of an actual unit.
Tests are currently underway to evaluate two schemes for holding the modules. Following these
small-scale tests, a full prototype structure with a real module will be constructed and tested in
Chicago.
Possible locations for modules parallel to the upstream and downstream faces of the cryostat are
under investigation. The CRT installation must preserve access to the outside of the cryostat,
either by leaving sufficient fixed space between the detector and the panels or by sliding panels
out of the way. The panels must also avoid existing infrastructure. An appealing option for the
upstream face is to make use of some of the existing APA rails. It is anticipated that a rails-and-
hanger system identical to the APA design for both the upstream and downstream CRT modules
will be used, as illustrated in Figure 6.11. In the possible arrangement shown in the figure, which
employs 24 modules (six four-module units), data is taken with the downstream modules first in
one position then the other, to cover the full TPC volume.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


Chapter 6: Test beam specifications
6–160
Figure 6.14: Illustration of orthogonal layout of a four-module CRT unit, providing 2D readout. Two
modules are in back (landscape orientation in diagram), with the inactive portion for the fibers, PMTs,
and readout electronics at right; two modules are in front (portrait orientation), with the inactive
portion at the top. A support structure sits between the front and back modules (grey and brown grid);
additional support is provided on both outside surfaces by structures that clamp the modules to the
inside support. The outer support for the front modules is shown in green.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


Chapter 6: Test beam specifications
6–161
Figure 6.15: Photo of fully assembled four-module layout at Double Chooz. The top modules are
oriented lower right to upper left in the photo; the inactive portions of the bottom modules can be seen
in the lower left and center.
6.4.4
DAQ and readout
The CRT uses its own readout. This readout produces a series of ADC values and time stamps
for hit strips, and makes use of a ProtoDUNE-SP global clock and sync pulse to enable merging
with TPC information – pseudo-online – using time stamps. Note that the entire CRT system is
isolated from the detector ground; it uses the building ground.
6.4.5
Testing of modules during installation
All modules, PMTs, and front-end readout boards have been fully tested. Prior to installa-
tion, QA/QC procedures identical to those used for the Double Chooz installation will be used.
Each module is first equipped with a reference PMT and front-end board. Using the same well-
characterized PMT + readout board for all modules allows efficient checking for light leaks and
other module defects. Once the light-tightness and proper function of the module is verified, the
final PMT and PMT board are installed. The function of the PMT/PMT-board combination and
the light-tightness of the PMT installation is checked before the module is put into position.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


REFERENCES
6–162
References
[1] E.D. Marquardt, J.P. Le, and Ray Radebaugh, “Cryogenic Material Properties Database,”
tech. rep., 2010. http://www.cryogenics.nist.gov/Papers/Cryo_Materials.pdf.
[2] “Cathode HV Discharge Mitigation Design.”
https://docs.dunescience.org/cgi-bin/private/ShowDocument?docid=1320
.
[3] I. N. et al., “Attenuation length measurements of scintillation light in liquid rare gases and
their mixtures using an improved reflection suppresser,” Nucl. Instrum. Meth. in Phys.
Resrch A384
(2004) 380–386.
[4] A. A. Machado and E. Segreto, “ARAPUCA a new device for liquid argon scintillation light
detection,” JINST 11 no. 02, (2016) C02004.
[5] MicroBooNE Collaboration, R. Acciarri et al., “Noise Characterization and Filtering in
the MicroBooNE Liquid Argon TPC,” arXiv:1705.07341 [physics.ins-det].
[6] “Data scenarios spreadsheet.” DUNE DocDB 1086.
[7] Silicon Labs, Si5342/5344/5345/5346/5347 Jitter Attenuating Clocks, 7, 2016. Rev. D.
[8] Avnet, MicroZed Hardware User’s Guide, 1, 2015. v1.6.
[9] R. Herbst, “Design of the slac rce platform: A general purpose atca based data acquisition
system,” IEEE 978 no. 1-4799-6097-2/14, (2015) .
http://slac.stanford.edu/pubs/slacpubs/16000/slac-pub-16182.pdf
.
[10] C. Green, J. Kowalkowski, M. Paterno, M. Fischler, L. Garren, and Q. Lu, “The art
framework,” J. Phys. Conf. Ser. 396 (2012) 022020.
[11] Elasticsearch, “Kibana - data analytics and visualisation tool,” tech. rep.
https://www.elastic.co/products/kibana
.
[12] M. Paterno, “artdaq: An event filtering framework for fermilab experiments.”
http://cd-docdb.fnal.gov/0049/004907/003/artdaq-talk.pdf
.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


REFERENCES
6–163
[13] “XRootD, high performance, scalable fault tolerant access to data repositories.”.
http://xrootd.org/
.
[14] “Design of the Data Management System for the ProtoDUNE Experiment (DUNE doc-db
1212).” https://docs.dunescience.org/cgi-bin/private/ShowDocument?docid=1212.
[15] “GTT Membrane Technologies.”
http://www.gtt-training.co.uk/gtt-membrane-technologies/
.
[16] “EHN1-warm cryostat functional specification.”
https://edms.cern.ch/document/1531438/3
.
[17] “EHN1-warm cryostat current drawings.” https://edms.cern.ch/document/1531439/3.
[18] “EHN1-protoDUNE-penetrations.” https://edms.cern.ch/document/1543241/3.
[19] “PROTODUNE PENETRATIONS.” https://edms.cern.ch/document/1581898/0.
[20] “LBNF-DUNE Requirements.” https://web.fnal.gov/project/LBNF/SitePages/
Requirements%20Traceback%20Structure.aspx
.
[21] Montanari, D., “LBNE 35 ton proto Talk at LAr1-ND Meeting,” tech. rep., 2014.
http://lbne2-docdb.fnal.gov/cgi-bin/ShowDocument?docid=8626
.
[22] “LAPD Purge and Recirculation Plots.”
http://lartpc-docdb.fnal.gov:8080/cgi-bin/ShowDocument?docid=706
.
[23] ICARUS Collaboration, S. Amerio et al., “Design, construction and tests of the ICARUS
T600 detector,” Nucl. Instrum. Meth. A527 (2004) 329–410.
[24] X. Qian and B. Viren, “Proposed Initial Data Reduction for protoDUNE/SP.”
https://docs.dunescience.org/cgi-bin/private/ShowDocument?docid=2089
, 2017.
[25] “LArSoft Collaboration, Software for LArTPCs.” http://larsoft.org.
[26] “The art Event Processing Framework.” http://art.fnal.gov.
[27] GEANT4 Collaboration, S. Agostinelli et al., “Geant4: A Simulation toolkit,” Nucl.
Instrum. Meth. A506
(2003) 250–303.
[28] “Scientific Software for Relocatable UPS .” http://scisoft.fnal.gov/.
[29] Chris Hagmann, David Lange, Jerome Verbeke, Doug Wright, “Proton-induced Cosmic-ray
Cascades in the Atmosphere,” tech. rep.
http://nuclear.llnl.gov/simulation/doc_cry_v1.7/cry.pdf
.
[30] D. Heck, G. Schatz, T. Thouw, J. Knapp, and J. N. Capdevielle, “CORSIKA: A Monte
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


REFERENCES
6–164
Carlo code to simulate extensive air showers,”.
[31] C. Andreopoulos et al., “The GENIE Neutrino Monte Carlo Generator,” Nucl. Instrum.
Meth. A614
(2010) 87–104, arXiv:0905.2517 [hep-ph].
[32] “General Geometry Description (GGD).” https://github.com/brettviren/gegede.
[33] J. B. Birks, The Theory and practice of scintillation counting. 1964.
http://www.slac.stanford.edu/spires/find/books/www?cl=QCD928:B52
.
[34] M. Szydagis, N. Barry, K. Kazkaz, J. Mock, D. Stolp, M. Sweany, M. Tripathi, S. Uvarov,
N. Walsh, and M. Woods, “NEST: A Comprehensive Model for Scintillation Yield in Liquid
Xenon,” JINST (2011) P10002, arXiv:1106.1613 [physics.ins-det].
[35] G. Battistoni, T. T. Böhlen, F. Cerutti, P. W. Chin, L. S. Esposito, A. Fassò, A. Ferrari,
A. Lechner, A. Empl, A. Mairani, A. Mereghetti, P. G. Ortega, J. Ranft, S. Roesler, P. R.
Sala, V. Vlachoudis, and G. Smirnov, “Overview of the FLUKA code,” Annals of Nuclear
Energy 82
(2015) 10.
[36] A. Ferrari, P. R. Sala, A. Fasso, and J. Ranft, “FLUKA: A multi-particle transport code
(Program version 2005),”.
[37] G. Battistoni, P. R. Sala, M. Lantz, A. Ferrari, and G. Smirnov, “Neutrino interactions with
FLUKA,” Acta Phys. Polon. B40 (2009) 2491–2505.
[38] M. Mooney, “The MicroBooNE Experiment and the Impact of Space Charge Effects,” in
Meeting of the APS Division of Particles and Fields (DPF 2015) Ann Arbor, Michigan,
USA, August 4-8, 2015
. 2015. arXiv:1511.01563 [physics.ins-det].
http://inspirehep.net/record/1402959/files/arXiv:1511.01563.pdf
.
[39] R. Veenhof, “Users manual for garfield - simulation of gaseous detectors.”
http://garfield.web.cern.ch/garfield/
.
[40] LArSoft Collaboration http://larsoft.org/single-record/?pdb=110.
[41] “The Cluster Crawler Suite Technical Manual.”
http://microboone-docdb.fnal.gov/cgi-bin/ShowDocument?docid=2831
.
[42] “TrajCluster: A 2D Cluster Finder .” https://cdcvs.fnal.gov/redmine/documents/1026.
[43] LArSoft Collaboration http://larsoft.org/single-record/?pdb=113.
[44] J. S. Marshall and M. A. Thomson, “The Pandora Software Development Kit for Pattern
Recognition,” Eur. Phys. J. C75 no. 9, (2015) 439, arXiv:1506.05348
[physics.data-an]
.
[45] LArSoft Collaboration http://larsoft.org/single-record/?pdb=102.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report


REFERENCES
6–165
[46] L. Whitehead, “Cosmic muon reconstruction in ProtoDUNE-SP using PMA.”
https://docs.dunescience.org/cgi-bin/private/ShowDocument?docid=2780
, 2017.
[47] http://www.phy.bnl.gov/wire-cell/.
[48] T. Harion, K. Briggl, H. Chen, P. Fischer, A. Gil, V. Kiworra, M. Ritzert, H. C.
Schultz-Coulon, W. Shen, and V. Stankova, “Stic - a mixed mode silicon photomultiplier
readout asic for time-of-flight applications,” Journal of Instrumentation no. 02, (2014)
C02003. http://stacks.iop.org/1748-0221/9/i=02/a=C02003.
ProtoDUNE Single-Phase Technical Design Report

Document Outline

  • Contents
  • List of Figures
  • List of Tables
  • Introduction
    • ProtoDUNE-SP in the context of DUNE/LBNF
    • The ProtoDUNE-SP detector
    • Goals of ProtoDUNE-SP
      • Detector engineering validation
      • Physics
    • The ProtoDUNE-SP Run plan
  • Detector components
    • Overview
    • Anode Plane Assemblies (APA)
      • Scope and requirements
      • APA design overview
      • Wire properties
      • APA frame and mesh
      • Anchoring elements and wire boards
      • Interconnection features
    • Cathode Plane Assembly (CPA)
      • Scope and requirements
      • Design considerations
      • CPA design
      • Mechanical and electrical interconnections between modules
    • Field Cage (FC)
      • Scope and requirements
      • Mechanical design
      • Electrical design
      • Top/bottom FC assemblies and ground-plane modules
      • Interfaces to other TPC components
    • TPC high-voltage (HV) components
      • Scope and requirements
      • HV feedthrough design, power supply and cabling
      • HV monitoring
    • TPC front-end electronics
      • Scope and requirements
      • Grounding and shielding
      • Distribution of APA wire-bias voltages
      • Front-end mother board (FEMB)
      • CE feedthroughs and cold cables
      • Warm interface electronics
      • External power and cables
    • Photon detection system (PDS)
      • Scope and requirements
      • Photon detector modules
      • Sensors
      • Mechanical design and installation
      • Alternative photodetector under development
      • Photon detector UV-light monitoring system
    • PDS electronics
    • Data acquisition (DAQ)
      • Scope and requirements
      • Timing, trigger and beam interface
      • TPC data readout
      • RCE-based readout
      • FELIX-based readout
      • PDS and beam instrumentation data readout
      • Event-building software 
      • Control, configuration and operational monitoring
      • Interface of the DAQ to the online storage
      • Online monitoring
    • Cryostat and feedthroughs
      • Scope and requirements
      • Storage characteristics
      • Cold GTT vessel
      • Temporary Construction Opening (TCO)
      • LAr pump penetration
      • Beam window penetration
      • Roof signal, services and support penetrations
      • Detector support structure (DSS)
    • Cryogenics and LAr purification systems
      • Overview, overall planning and ES&H
      • Cryogenics layout
      • Modes of operation
      • Features
      • Cryostat pressure control
    • Detector monitoring and slow control
      • Monitoring devices and sensors
      • Slow control system
  • Space and infrastructure
  • Detector Installation
    • Overview
    • Anode Plane Assemblies (APAs)
    • Photon Detection System (PDS)
    • Cold Electronics (CE)
    • Cathode Plane Assemblies (CPAs)
    • Field Cage (FC)
  • Software and Computing
    • Overview
    • Data storage and management system
      • Data characteristics
      • Raw data flow
    • Prompt Processing for Data Quality Monitoring
    • Production processing
    • The LArSoft framework for simulation and reconstruction
    • Event simulation
    • Event reconstruction algorithms and performance
      • Reconstruction
      • Performance
  • Test beam specifications
    • Beam requirements
    • Beamline
      • H4 beamline layout and optics
      • Beam properties
      • Muon halo
    • Beamline instrumentation
      • Beamline monitors
      • Particle identification system
      • Material budget and discussion
      • Trigger and data acquisition
    • Muon Tagger
      • Overview
      • CRT module design and readout
      • Layout of CRT modules
      • DAQ and readout
      • Testing of modules during installation
  • References

Yüklə 4,82 Kb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   55




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə