Dune cdr the Single-Phase Protodune

112
University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA
113
University di Pisa, Theor. Division; Largo B. Pontecorvo 3, Ed. B-C; I-56127 Pisa, Italy
114
University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15260, USA
115
Pontificia Universidad Cat´
olica del Per´
u, Apartado 1761, Lima, Peru
116
Princeton University, Princeton, New Jersey 08544, USA
117
University of Puerto Rico, Mayaguez, 00681, USA
118
Punjab Agricultural University, Department of Math. Stat. & Physics, Ludhiana 141004, India
119
University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA
120
SLAC National Acceleratory Laboratory, Menlo Park, CA 94025, USA
121
STFC Rutherford Appleton Laboratory, OX11 0QX Harwell Campus, Didcot, United Kingdom
122
University of Sheffield, Department of Physics and Astronomy, Sheffield S3 7RH, United Kingdom
123
University of Sofia, 5 James Bourchier Blvd., Sofia, Bulgaria
124
University of South Carolina, Columbia, SC 29208, USA
125
University of South Dakota, Vermillion, SD 57069, USA
126
South Dakota School of Mines and Technology, Rapid City, SD 57701, USA
127
South Dakota Science And Technology Authority, Lead, SD 57754, USA
128
South Dakota State University, Brookings, SD 57007, USA
129
Southern Methodist University, Dallas, TX 75275, USA
130
Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, USA
131
University of Sussex, Brighton, BN1 9RH, United Kingdom
132
Syracuse University, Syracuse, NY 13244, USA
133
University of Tennessee at Knoxville, TN, 37996, USA
134
Texas A&M University (Corpus Christi), Corpus Christi, TX 78412, USA
135
University of Texas (Arlington), Arlington, TX 76019, USA
136
University of Texas (Austin), Austin, TX 78712, USA
137
TUBITAK Space Technologies Research Institute, TR-06800, Ankara, Turkey
138
Tufts University, Medford, MA 02155, USA
139
Variable Energy Cyclotron Centre, 1/AF, Bidhannagar Kolkata - 700 064 West Bengal, India
140
Valley City State University, Valley City, ND 58072, USA
141
Virginia Tech, Blacksburg, VA 24060, USA
142
University of Warsaw, Faculty of Physics ul. Pasteura 5 02-093 Warsaw, Poland
143
Warsaw University of Technology, Nowowiejska 15/19 00-665 Warszawa Poland, Poland
144
University of Warwick, Coventry CV4 7AL, United Kingdom
145
Wichita State University, Physics Division 1845 Fairmount St. Wichita, KS 67260, USA
146
College of William and Mary, Williamsburg, VA 23187, USA
147
University of Wisconsin (Madison), Madison, WI 53706, USA
148
Wroclaw University, Plac Maxa Borna 9, 50-204 Wroclaw, Poland
149
Yale University, New Haven, CT 06520, USA
150
Yerevan Institute for Theoretical Physics and Modeling, Halabian Str. 34; Yerevan 0036, Armenia
151
York University, Physics and Astronomy Department, 4700 Keele St. Toronto M3J 1P3, Canada
2016-06-01
5

---

---

Contents
Contents
i
List of Figures
iv
List of Tables
1
1
Introduction
2
1.1
ProtoDUNE-SP in the context of DUNE/LBNF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2
The ProtoDUNE-SP detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.3
Goals of ProtoDUNE-SP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.3.1
Detector engineering validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.3.2
Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.4
The ProtoDUNE-SP Run plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2
Detector components
12
2.1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2
Anode Plane Assemblies (APA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.1
Scope and requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.2
APA design overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.3
Wire properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.4
APA frame and mesh
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.5
Anchoring elements and wire boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.6
Interconnection features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3
Cathode Plane Assembly (CPA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.1
Scope and requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.2
Design considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.3
CPA design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.4
Mechanical and electrical interconnections between modules . . . . . . . . . . . 33
2.4
Field Cage (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.1
Scope and requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2
Mechanical design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.3
Electrical design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.4.4
Top/bottom FC assemblies and ground-plane modules . . . . . . . . . . . . . . 40
2.4.5
Interfaces to other TPC components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5
TPC high-voltage (HV) components
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.5.1
Scope and requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
i

---