TileCal

Projekt TILECAL – Hadronový kalorimetr detektoru ATLAS

Hadronový kalorimetr TILECAL je část detektoru ATLAS, instalovaného v  CERN, která měří energii nabitých i neutrálních částic. Do kalorimetru částice vstupují až poté, co proletěly vnitřním detektorem a byly přesně změřeny dráhy nabitých částic.

 

Tilecal_v_ATLAS

Kalorimetr TILECAL je tvořen periodickou strukturou vrstev oceli jako absorbátoru, proložených vrstvami scintilátoru jako citlivého média, které registruje částice vzniklé při hadronové spršce. Částice při vstupu do ocelové vrstvy hadronového kalorimetru interagují s atomy železa, přitom vznikají nové částice se stále nižší energií, až dojde k absorpci částic v oceli. Při průchodu nabitých částic scintilátorem vznikají světelné záblesky, které jsou zaregistrovány. Ze získaných signálů je možno určit energii částice či skupiny částic (jetu – „trysku“), které původně vstoupily do kalorimetru. Kalorimetr se skládá kromě již popsaných komponent ještě z optických součástí, jako jsou optická vlákna pro přenos signálu a směšovače světla umístěné před fotonásobiči, které převedou světelný signál na elektrický, a z elektroniky, pomocí níž jsou signály zesíleny, vyhodnoceny a předány k zaznamenání na vnější paměťová média.

Schema_kalorimetru


Česká skupina vyrobila jednu čtvrtinu centrální válcové (barelové) části hadronového kalorimetru TILECAL, což je 309 stejných částí - tzv. submodulů, každý o váze asi jedné tuny. Celý hadronový kalorimetr TILECAL váží 3 000 tun a je tvořen třemi ležícími dutými válci o vnějším průměru 4 m a celkové délce 9 m.

Schema_kalorimetru

Vyroba_submodulu

Hadronový kalorimetr TILECAL byl postaven v 7 laboratořích v Evropě a Americe. Válcovaná ocel s tloušťkou 4 a 5 mm vyrobená s přesností 45 mikrometrů byla pro celý kalorimetr dodána z Válcoven za studena v Králově Dvoře a ražení do požadovaných tvarů proběhlo na lisech v továrně Tatra Kopřivnice. Při výrobě byly připravené ocelové pláty odmaštěny, automatickým zařízením bylo naneseno lepidlo a každý submodul byl ve speciální formě sestaven a lepidlo vytvrzeno. Do rohů submodulů byly navařeny ocelové hranoly a celý submodul byl nabarven černou barvou. Submoduly byly dále sestaveny do modulů (20t) v laboratoři v Dubně. Hotové moduly byly pak instrumentovány, tj. jsou osazeny scintilátory, optickými vlákny a elektronikou v CERN.

Pražská skupina vyrobila také 10 400 kusů směšovačů světla - přesných optických hranolů. Jejím dalším úkolem byl ve spolupráci s dalšími laboratořemi vývoj a výroba zdrojů vysokého i nízkého napětí pro napájení fotonásobičů a elektroniky.

Instrumentace_modulu

Spolupráce na vývoji, výrobě, instalaci a provozu detektoru TILECAL

1993

  • od roku 1993 probíhá vývoj a testování detekční technologie hadronového kalorimetru


1994

  • testy vzorků hadronového kalorimetru na urychlovači v CERN

  • vývoj a výroba pohyblivé stěny scintilátorů pro detekci mionů, které uniknou skrz modul Tilecalu

1995

  • vývoj a testování technologie pro výrobu submodulu 0

  • příprava technologie na stavbu submodulu 0 v Praze

  • zahájení vývoje vysokonapěťových zdrojů pro napájení 10 000 fotonásobičů TILECAL, ve spolupráci s TESLA Hloubětín vyroben funkční vzor, dlouhodobé testy

1996

  • 40 t oceli z Válcoven za studena s.r.o. Králův Dvůr pro výrobu modulu 0

  • výroba 3 kusů submodulů 0 v Praze

1997

  • testovací ozáření modulu 0 TILECAL

  • nová verze vysokonapěťového zdroje

  • dodávka oceli pro výrobu celého TILECAL z ČR

  • úspěšný test antikorozní barvy DISCOR z TEBAS v Praze

  • mionová stěna zadní s motorovým pohybem + boční mionová stěna, dálkové ovládání

  • rekonstrukce laboratoře a vybavení technologií pro výrobu submodulů v Praze

Prvni_submodul

Jednotka_VN_zdroju

Jednotka_VN_zdroju

1998

  • převzetí 80 tis. ocelových desek (2 000 tun) z Válcoven za studena s.r.o., rovnány v Tatra Kopřivnice

  • zahájení výroby 309 submodulů TILECAL v Praze

  • výroba směšovačů světla pro 10 000 fotonásobičů – Optická dílna MFF UK

Davkovani_lepidla

Barveni_submodulu

1999

  • hromadná výroba 309 submodulů, každý váha 800 kg

  • prototyp vysokonapěťového zdroje od TESLA, s.r.o.

Doprava_Dubna

2000

  • v lednu vyroben 100. Submodul TILECAL

  • prototyp vysokonapěťového zdroje dodán v červnu 2000

  • testovací pracoviště pro vysokonapěťové zdroje

2001

  • v dubnu 2001 dokončena výroba 309 Submodulů Tilecal

  • zahájena výroba 18 000 zpožďovacích kabelů pro šuplíky s elektronikou

  • zahájení výroby 18 kusů vysokonapěťových zdrojů v TESLA s.r.o. v celkovém objemu 152 000 švýcarských franků.

  • kalibrace modulů Tilecal na svazku v CERN

  • dokončena výroba 10 400 kusů směšovačů světla

  • instrumentace modulů Tilecal v CERN

2002

  • pokračování výroby 18 000 zpožďovacích kabelů pro vývod analogového signálu pro trigger

  • dlouhodobé testy vysokonapěťových zdrojů

  • pokračování kalibrace modulů na svazku v CERN

  • zahájení zkušebního složení hadronového kalorimetru v pozemní laboratoři

Instruovane_moduly

2003

  • v termínu 13. – 19. září úspěšně proběhl ATLAS Week v Praze

  • zkušební sestavení hadronového kalorimetru v CERN v pozemní laboratoři

  • výstavba podzemní experimentální haly ATLAS

  • pokračují dlouhodobé testy vysokonapěťových zdrojů

  • vývoj nízkonapěťového systému napájení Tilecal ve spolupráci s TESLA a.s. Praha a dalšími českými společnostmi, jednalo se o 256 zdrojů, výkonné napájecí zdroje 200 V a řídící systém

Atlas_week

Vystavba_haly

Propojeni_magnetu

2004

  • testovací sestavení TILECAL v pozemní hale do poloviny roku, transport do podzemní haly ATLAS a zahájení sestavování

  • dlouhodobé společné testy všech částí detektoru ATLAS na testovacím svazku

  • příprava programů testování kalorimetru

  • pražská skupina pověřena vývojem a výrobou systému zdrojů nízského napětí (LVPS) včetně diagnostických a kontrolních zařízení

2005

  • sestavení centrální části kalorimetru TILECAL v podzemní hale ATLAS a přemístění do finální pozice v detektoru ATLAS

  • zahájení registrace kosmických mionů a analýza jejich dat (jako první subdetektor)

  • pokračuje vývoj a zajištění výroby systému zdrojů nízkého napětí

  • výroba 3000 kusů speciálních transformátorů

  • ukončen vývoj stejnosměrného zdroje 200V, 3 kanály (každý napájí 4 boxy), celkem 6 kW, zahájena výroba 23 kusů zdrojů

  • finalizace zařízení pro kontrolu jednotlivých částí zdrojů

  • spolupráce na přípravě fyzikálního programu ATLAS (studium možné struktury kvarků)

Vyroba_spec_transformatoru

Uspesne_sestaveni

Nizkonapetovy_zdroj

Elektronicky_suplik

2006

  • finální instalace kalorimetru TILECAL, instalace kabelů, oživování detektoru

  • ukončení výroby 23 zdrojů 200V v TESLA a.s.

  • dlouhodobé testy zdrojů nízkého napětí, provedení úprav a instalace prvních zdrojů do detektoru

  • dlouhodobé testování pomocí kosmických mionů

  • pokračování v přípravě fyzikálního programu

  • zahájení budování laboratoře na měření, kontroly a údržbu nízko napěťových zdrojů v CERN

2007

  • TILECAL instalován uvnitř detektoru ATLAS, finální instrumentace a integrace do detektoru ATLAS

  • oživování detektoru, opravy chyb, kontrola šumů apod.

  • výroba rezervních 15 kusů zdrojů nízkého napětí v ČR

  • dokončena laboratoř v CERN pro údržbu zdrojů nízkého napětí, včetně dalších přístrojů pro diagnostiku závad a kontrolu

  • na základě dlouhodobých testů řada úprav zdrojů nízkého napětí, 290 zmodernizovaných zdrojů připraveno k montáži (256 zdrojů je potřeba)

  • celkový objem zakázek pro české podniky na výrobu zdrojů dosáhl od roku 2003 částky 0,8 milionu švýcarských franků

  • analýza dat z testovacího ozařování kosmickými miony, pokračování  přípravy fyzikálního programu

Cast_hadronoveho_kalorimetru

2008

  • Hadronový kalorimetr uveden do provozu v podzemní experimentální hale ATLAS

  • v září 2008 byl do provozu uveden urychlovač LHC

  • TILECAL zaznamenal spršku urychlených částic

  • po testování provozu zdrojů 200V v USA (v podzemí mimo detektor) provedeny úpravy zdrojů 200 V

  • analýza získaných dat, příprava fyzikálního programu

Spalsh_event

2009

  • po incidentu na LHC 19. 9. 2008, oprava urychlovače

  • doba využita ke studiu a dlouhodobým testům stability detektorů

  • vybudováno pracoviště pro dlouhodobé testy stability TILECAL v pozemní laboratoři

  • monitorovací systému stavu všech komponent

  • nové návrhy na úpravu zdrojů nízkého napětí

  • 20. Listopadu 2009 opětné zpuštění LHC, rychlý pokrok při osvojování urychlovače

Beam_coming

Srazka

Pracoviste


poslední aktualizace: 13.08.2010