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Test du prototype avec EM888

Remarques préalables

Quelques remarques par rapport au données prises précédemment par Konstantin:

- Le FEB 15 fonctionnait mais les canaux non connectes étaient activés (corrige dans la version CMSRPC_DOME 42) - Après une semaine de prise de données où je trouvais que la chambre donnait beaucoup de xtalk a bas seuil par rapport au mesures au CERN, - j'ai vérifié hier la configuration pour chaque paramètre … et par défaut j'avais mis un réglage “à la” PETIROC2A. En revenant aux réglages PETIROC2B (tous les CCOMP a 1) j'ai un peu moins de Xtalk et j'ai pu descendre les seuils

Moralite, il faut toujours verifier ses reglages avant de lancer une campagne de mesure, les differences de resultats sont souvent du a l'operateur plutot qu'a l'environnement Electromagnetique

Les images Run1682_… run1682_allstrip14_1.png run1682_allstrip14_2.png run1682_allstrip15_1.png run1682_allstrip15_2.png montrent le piedestal de tous les ASICs toutes pistes actives. C'est particulièrement peu bruyant avec 2 canaux dégradés sur le FEB14 et le canal 0 éteint sur le FEB 15 (bug dans l'adaptateur)

A priori on devrait pouvoir appliquer un seuil ~ 500 ⇒ ~ 50 fC.

Néanmoins le niveau de Xtalk/rebond est tel que le minimum est 515 ⇒ 85 fC. A bas seuil l’efficacité de la chambre est excellente mais le déclenchement du cote HR induit du signal synchrone cote LR (delta T ~ 0) et latche le discriminateur cote LR, on perd ainsi l'information sur la deuxième coordonnée dans > 20 % des cas.

Conditions du run 1689

Text= 2 C => T Dome = 273+2+ ~5 => 280 K

P ext(0m)= 1008 mbar => P villeurbane(165 m) = 988.5

HVapp = 7300 V => HVeff =7050 V

A 7300 V pour un seuil a 515 par exemple,

j'ai 98.5 % d’efficacité temporelle, i.e je trouve un hit dans la fenêtre en temps d'une trace. La figure deltaT1689 deltat1689.pdfmontre la distance en bcid (200 ns)

entre les hits iRPC et le bcid de la trace

j'ai dans 92.5 % des cas une strip avec les 2 informations temporelles (ne pas oublier que 2 strips adjacentes sont désactivés au cœur de l'acceptance ~ -5,-10 %)
Mais j'ai seulement 82.5 % de hits avec une position le long de la piste (Y) compatible avec l'extrapolation d'une trace

Les prises de données sont faites avec les 4 chambres du télescope a 9100 V avec un seuil B0 a 160, les traces ont au minimum 4 points( Pas 4 plans )

Le niveau de bruit iRPC + télescope est très faible avec des fenêtres d'acquisition entre 0.5 et 3 s selon les seuils iRPC, l’efficacité d'acquisition est > 90 % et on observe entre 1.5 et 2.5 Hz de traces utilisables. Les traces sont extrapolées dans le plan de l'iRPC.

Mon algorithme de clusterisation:

Recherche de tous les signaux LR sur une piste
Association à un signal HR sur cette piste si LR-HR compatible avec la longueur de la piste

J'obtiens ainsi une liste de hit2D qui sont associés en cluster si dx<3 et dy<10 cm et dT(absolu)<10 ns

Ces clusters sont valides si

| x_cluster-x_extrapolation|< 5cm

et

| y_cluster-y_extrapolation |< 10 cm

L'alignement en temps des strips est fait avec un seuil élevé (600) en mesurant y_strip -y_ext par strip sans avoir appliqué la coupure sur y_cluster (évidemment dans ce cas, le nombre de cluster ~ nombre de hit2D piste)

J'obtiens des résolutions (pull) ~ 1cm en X et ~ 2 cm en Y, sachant que la géométrie est très grossière les pistes étant considérées comme distantes de 1cm et parallèles (je ne tiens pas compte de l'angle des pistes)

Le fichier run1689.pdf montre un résumé de cette mesure à 7300 V / Seuil a 515 / Dead time 15 ns

* Les 2 plots du haut montre les hits par piste cote HR et LR ainsi que le rapport LR/HR. L'image est perturbée par le bruit mais à plus haut seuil (550) le rapport est ~ 65 % et on ne note pas de différence entre le cote FEB 14 (strip<16) et FEB 15

* Les 2 plots suivants montre la carte de l'extrapolation des traces (gauche) et cette même carte quand un cluster compatible est trouvé dans la cassette (on voit l'effet des 2 pistes manquantes). L’asymétrie dans la distribution des traces est du au télescope, la seconde chambre du télescope ayant une distribution de hits très asymétrique (flux de gaz ?)

* Sur la 3eme ligne, la carte a droite est le rapport des 2 distributions précédentes. L'histogramme de gauche est la distribution des valeurs d’efficacité locale quand le bin de la carte contient plus de 15 traces, on note un pic ~ 90 % d’efficacité

* Enfin sur la 4eme ligne j'ai séparé le FEB14 (s⇐16) et 15 (s>16) et éliminé ainsi les pistes mortes. On note une différence d’efficacité d'environ +5 % du cote 14. Je ne sais pas si c'est le cote EM888 ou FR4 et je ne suis pas sur de mon électronique à 5 % prés mais vu l’uniformité de la différence j'aurais tendance a dire que la différence vient du PCB…

Donnees météo

Thu Dec 10 20:25:15 2020 CMS_RPC 1697 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.5 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

21h00 2.1 °C 1008 hPa (0 m) P(170m)=988 hPa HVeff=7244 V

Thu Dec 10 22:48:45 2020 CMS_RPC 1698 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.4 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

11/12 3h 3.3 C 1005 hPa P(170m)=985 hPa HVeff=7191 V

Fri Dec 11 06:51:21 2020 CMS_RPC 1699 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

11/12 8h 5.1 C 1001 hPa P = 981 mbar HVeff = 7400 V

Fri Dec 11 09:23:49 2020 CMS_RPC 1700 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.2 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

10 h 6.2 C 1001 hPa P= 981 mbar Hveff = 7077 V

Fri Dec 11 11:34:51 2020 CMS_RPC 1701 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.1 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

12 h 5.3 C 1001 hPa P =981 mbar Hveff = 6961 V

Fri Dec 11 13:48:24 2020 CMS_RPC 1702 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.0 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

15 h 7.9 C 998 hpA P= 978 mbar HVeff=6931 V

Fri Dec 11 15:42:19 2020 CMS_RPC 1703 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 6.9 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

17 h 8.5 C 997 hPa P= 977 mbar HVeff= 6848 V

Fri Dec 11 17:37:15 2020 CMS_RPC 1704 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 6.8 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

19 h 8.8 C 997 hPa P=977 mbar HVeff= 6755 V

Fri Dec 11 19:25:59 2020 CMS_RPC 1705 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 6.7 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 540 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

20 h 8.5 C 997 hPa P= 977 mbar HVeff= 6650 V

Fri Dec 11 21:08:48 2020 CMS_RPC 1706 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 550 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

22 h 7.4 C 998 hPa P= 978 mbar HVeff= 7514 V

Fri Dec 11 23:18:58 2020 CMS_RPC 1707 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 560 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

12/12 3 h 7.1 C 998 hPa P= 978 mbar HVeff= 7518 V

Sat Dec 12 06:40:11 2020 CMS_RPC 1708 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 570 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

8h 6.9 C 999 hPa P(170) =979.03 mbar, HVeff = 7497.8 V

Sat Dec 12 08:45:04 2020 CMS_RPC 1709 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 580 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

10 h 7.2 C 1001 hPa P(170) =980.99 mbar, HVeff = 7492.1 V

Sat Dec 12 11:09:32 2020 CMS_RPC 1710 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 590 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

13 h 9.4 C 1003 hPa P(170) =982.95 mbar, HVeff = 7526.4 V

Sat Dec 12 14:01:43 2020 CMS_RPC 1711 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.6 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 600 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

17 h 9.3 C 1006 hPa P(170) =985.89 mbar, HVeff = 7506.3 V

Sat Dec 12 19:41:14 2020 CMS_RPC 1712 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.3 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 530 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

20h 8.8 C 1009 hPa P(170) =988.83 mbar, HVeff = 7182.7 V

Sat Dec 12 21:48:38 2020 CMS_RPC 1713 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.3 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 525 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

13/12 3h 7.4 C 1014 hPa P(170) =993.73 mbar, HVeff = 7126.1 V

Sun Dec 13 07:36:20 2020 CMS_RPC 1714 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.3 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

9h 2 C 1016 hPa P(170) =995.69 mbar, HVeff = 7006.1 V

Sun Dec 13 10:16:15 2020 CMS_RPC 1715 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.3 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 515 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

12 h 9 C 1015 hPa P(170) =994.71 mbar, HVeff = 7152.6 V

Sun Dec 13 12:47:34 2020 CMS_RPC 1716 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.3 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 510 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

14 h 10 C 1014 hPa P(170) =993.73 mbar, HVeff = 7178.3 V

Sun Dec 13 15:38:43 2020 CMS_RPC 1717 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.2 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

17 h 8 C 1015 hPa P(170) =994.71 mbar, HVeff = 7034.8 V

Sun Dec 13 17:43:38 2020 CMS_RPC 1718 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.1 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

19 h 5.8 C 1015 hPa P(170) =994.71 mbar, HVeff = 6894.1 V

Sun Dec 13 19:47:37 2020 CMS_RPC 1719 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.0 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

21 h 4.9 C 1014 hPa P(170) =993.73 mbar, HVeff = 6785.0 V

Sun Dec 13 22:13:16 2020 CMS_RPC 1720 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.4 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

14/12 3 h 2 C 1014 hPa P(170) =993.73 mbar, HVeff = 7113.3 V

Mon Dec 14 06:44:52 2020 CMS_RPC 1721 PMR &FEB 9.1 kV sur PMR et 7.5 kV sur iRPC (TELESCOPE_DOME 24) Seuil 520 Deadtime 15 ns All CCOMP=1 version 55

14/12 9 h 2.4 C 1015 hPa P(170) =994.71 mbar, HVeff = 7212.0 V

Resultats FEB 14 sur EM888 (PCB droite)

Run	Ntk	Nin time	Eff in time	N 2d	Eff 2d	N14	eff14	N15	Eff15	Nb13	eff13	deff13	nb19	eff19	deff19	HVapp	Seuil	Text	P	HVeff
1697	5056	5026	99.4	4769	94.3	1951	38.6	2818	55.7	43	97.6	0.5	40	97.0	0.6	7500	540	2.1	988	7244
1698	18715	18528	99.0	17308	92.5	7357	39.3	9951	53.2	124	97.5	0.3	138	96.5	0.3	7400	540	3.3	985	7191
1699	5306	5287	99.6	4998	94.2	2139	40.3	2859	53.9	42	94.5	0.7	49	95.7	0.6	7600	540	5.1	981	7400
1700	5576	5388	96.6	4779	85.7	2075	37.2	2704	48.5	47	93.5	0.9	51	91.9	1.0	7200	540	6.2	981	7077
1701	5924	5537	93.5	4571	77.2	2039	34.4	2532	42.7	57	84.6	1.0	52	83.9	1.4	7100	540	5.3	981	6961
1702	5394	4611	85.5	3462	64.2	1646	30.5	1816	33.7	54	68.2	1.0	48	65.4	1.4	7000	540	7.9	978	6931
1703	5480	3830	69.9	2387	43.6	1128	20.6	1259	23.0	50	44.8	1.0	44	42.1	1.1	6900	540	8.5	977	6848
1704	5123	2309	45.1	1103	21.5	545	10.6	558	10.9	56	22.9	0.4	35	22.0	0.6	6800	540	8.8	977	6755
1705	4726	912	19.3	355	7.5	151	3.2	204	4.3	50	7.5	0.2	36	7.5	0.2	6700	540	8.5	977	6650
1706	4963	4940	99.5	4733	95.4	2177	43.9	2556	51.5	51	97.1	0.4	39	97.4	0.6	7600	550	7.4	978	7514
1707	17903	17763	99.2	16930	94.6	7768	43.4	9162	51.2	145	98.0	0.2	146	97.7	0.2	7600	560	7.1	978	7518
1708	5226	5154	98.6	4819	92.2	2166	41.4	2653	50.8	48	97.8	0.4	44	97.3	0.5	7600	570	6.9	979	7498
1709	6334	6247	98.6	5787	91.4	2628	41.5	3159	49.9	61	97.7	0.4	57	96.6	0.5	7600	580	7.2	981	7492
1710	7641	7535	98.6	7037	92.1	3202	41.9	3835	50.2	68	97.7	0.4	63	97.8	0.4	7600	590	9.4	983	7526
1711	14573	14369	98.6	13342	91.6	5969	41.0	7373	50.6	120	97.8	0.3	129	96.8	0.3	7600	600	9.3	986	7506
1712	5267	5190	98.5	4771	90.6	2089	39.7	2682	50.9	46	96.0	0.7	48	95.7	0.6	7300	530	8.8	989	7182
1713	21829	21604	99.0	19735	90.4	8334	38.2	11401	52.2	136	96.0	0.3	153	94.6	0.3	7300	525	7.4	994	7126
1714	5043	5004	99.2	4487	89.0	1870	37.1	2617	51.9	36	97.2	0.6	47	93.8	0.9	7300	520	2.0	996	7006
1715	5118	5073	99.1	4374	85.5	1907	37.3	2467	48.2	42	94.1	0.7	47	90.7	1.0	7300	515	9.0	995	7152
1716	6282	6230	99.2	5048	80.4	2317	36.9	2731	43.5	57	87.9	1.1	55	84.3	1.3	7300	510	10.0	994	7178
1717	5131	5046	98.3	4537	88.4	1972	38.4	2565	50.0	41	95.1	0.8	48	93.3	0.8	7200	520	8.0	995	7034
1718	5142	4982	96.9	4317	84.0	1860	36.2	2457	47.8	45	91.7	1.1	52	90.3	0.9	7100	520	5.8	995	6894
1719	5945	5406	90.9	4275	71.9	1916	32.2	2359	39.7	54	79.4	1.3	53	75.8	1.3	7000	520	4.9	994	6785
1720	16216	16147	99.6	14618	90.1	6059	37.4	8559	52.8	103	94.5	0.5	131	92.9	0.5	7400	520	2.0	994	7113

Analyse FEB 14 15 inverse

Methodologie de l'analyse

Geometrie de l'experience

La geometrie de l'experience est decrite dans les 2 images suivantes

4 chambres faites de gap simple bakélite (2-2-2 mm) encadre le prototype RE 4.1. La separation entre chaque chambre est d'environ 10 cm.

Sélection et reconstruction des traces

Les chambres du télescope sont équipées d'ASU du SDHCAL (24 HardROC2 , 64 pads 1×1 cm par ASIC) couvrant une surface de (33 x 50 ) cm2. Le télescope est centré latéralement sur l'IRPC pour couvrir les 32 pistes centrales équipées. Longitudinalement, il est décalé de 20 cm environ, au delà des FEBs et de leur connectiques.

Dans les 4 chambres du télescope un analyse en temps est réalisée en associant les ASIC touchés dans une fenêtre de 5 horloges (5 x 200 ns).

Le seuil minimal sur les ASICs du télescope est fixé à 160 (B0) et quelques Pads/ASIC bruyant sont inactivés.

Les pads adjacents sont ensuite associés en clusters sur chaque plan. Ces clusters sont ajustés à une simple droite et la trace est acceptée si la probabilité du Chi2 > 0.05. On demande également que les 2 plans les plus abs n'est pas plus de 2 clusters reconstruits pour éliminer partiellement les gerbes hadroniques.

L'acceptance du télescope étant plus large que celle des strips, on ne s'attend pas à une pleine efficacité, cependant la seconde chambre étant partiellement moins efficace, les traces reconstruites sont essentiellement dans l' acceptance de l'IRPC.

Les traces sélectionnés sont extrapolées dans le plan de l'IRPC. Un exemple est donné dans la figure suivante

Sélection des canaux dans l'IRPC

La trace est reconsruite avec un Bunch Crossing , BC x 200 ns depuis le début de la fenêtre d'acquisition. Les hits dans l'IRPC ont un temps reconstruit également par rapport au début de la fenêtre. On mesure donc la distance en temps entre les canaux et BC:

et si on zoome dans la région de la trace:

On sélectionne ainsi les canaux FEB dans une fenêtre de [-8,-3] bunch crossing pour le signal et [-113,-13] pour l'étude du bruit. Comme on le voit sur ces figures le bruit physique est <0.001 et est négligé dans l'évaluation de l'efficacité.

On construit ainsi un première efficacité:

$\epsilon_{{\bf T}ime} = \frac{{\rm N ~ times ~ one ~ channel ~ found ~ in ~ [-8,-3]}}{N_{tk}}$

qui reflète l'efficacité maximale (acceptance inclue) de la chambre au seuil considéré. la reconstruction de la position (efficacité Low radius) n'est pas prise en compte

Construction des hits dans l'IRPC

DANS TOUTE L'ETUDE SUIVANTE, ON E TIENT PAS COMPTE DE L'ANGLE DES PISTES ET DE LEUR VARAITION DE LARGEUR

Chaque hit correspond à une piste vue des 2 cotés. Du fait de la géomètrie, le signal coté HR (T0) parcourt au maximum 150 cm et celui coté LR(T1) au minimum 220 cm. On peut donc sélectioné les hits avec T1>T0, au décalage des TDCs près.

La position en Y d'une piste est ainsi donnée par

$Y_{strip} =\frac{L_{strip} + L_{return}- L_{connector} - V_{PCB} \times (T1-T0)}{2}$

où $L_{strip}$ est la longueur de la piste active

$L_{return}$ est la longueur de la piste de retour jusqu'au connecteur

$L_{connector}$ est la longueur de la piste active au connecteur coté HR

$V_{PCB}$ est la vitesse du signal dans le PCB ( 18.39 cm/ns)

Alignement

L'alignement en Y des pistes est réalisé en calculant $Y_{strip} - Y_{ext}$ pour chaque piste compatible en X avec l'extrapolation ( $\delta X \le$ 5 cm):

Les figures suivante montre cette distribution pour les pistes 4 12 18 et 24

Après correction on peut associer le hit à l'extrapolation ( $\delta X \le$ 5 cm, $\delta Y \le$ 9 cm) et on obtient

On voit que l'on obtient une résolution de l'ordre de 1.8 cm par piste.

Etude des hits par piste

Liste des runs

Run 1754

Conditions

HVapp =7400

P (meteo) =1016 T (meteo) =11.8 C Humidite 38-39 % HV 7400

Run	P (meteo)	P(Dome)	T(meteo)	T(dome)	HVeff	Seuil
1754	1016	996	12	287	7245	600

Noise

N window	N Clusters	Window time	S active	Raw rate (Hz/cm2)
62981	4326	2e-05	3300.00	1.04

Other Runs

1754 T=289 Seuil 600

1759 T=288 Seuil 650

1760 Tfin=286 Seuil 550

1761 Tfin= 286 Seuil 525

1762 Tdebut=286 Seuil 525 HV app = 7200 V , Pfin Bmp=1001.52 mbar Tfin HIH=286.96 K

1763 Seuil 520 Conditions idem

1765 7200 Seuil 515

Thu Dec 17 15:51:36 CET 2020

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1766 7200 Seuil 510

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1767 7100 Seuil 510

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1768 7500 Seuil 510

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1769 7500 Seuil 515

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1770 7500 Seuil 520

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Table of Contents

Test du prototype avec EM888

Remarques préalables

Donnees météo

Resultats FEB 14 sur EM888 (PCB droite)

Analyse FEB 14 15 inverse

Methodologie de l'analyse

Geometrie de l'experience

Sélection et reconstruction des traces

Sélection des canaux dans l'IRPC

Construction des hits dans l'IRPC

Liste des runs

Run 1754

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