Transcript 250

SksMinus
status
21
HB meeting
2009/2/23
白鳥昂太郎
Contents
 SksMinus timing chart
 Ge timing
 Hyperball cabling
 K1.8 area : Ground, cabling
SksMinus timing chart
SksMinus timing (from mass slit, central track)
Name
TOF
Time [ns]
From
BH2 [ns]
Counter
type
Out put
Time [ns]
Cable delay
[ns]
End point
time [ns]
Timing
[ns]
eGC
1
-37
Chere. + PMT
41
250 (50m)
291
292
BH1
2
-36
Scint. + PMT
20
250 (50m)
270
272
BC1
2
-36
MWPC
20
100 (20m)
120
122
BC2
3
-35
MWPC
20
100 (20m)
120
123
BC3
37
-1
DC + Amp
40
100 (20m)
140
177
BC4
37
-1
DC + Amp
40
100 (20m)
140
177
BH2
38
0
Scint. + PMT
20
250 (50m)
270
308
BAC1&2
39
1
Chere. + PMT
11
250 (50m)
261
300
Target
39
1.3
Some material
N/A
N/A
N/A
N/A
SAC1&2
40
2
Chere. + PMT
11
250 (50m)
261
301
SDC1
41
3
DC + Amp
60
100 (20m)
160
201
SP0
41
3.2
Scint. + PMT
43
250 (50m)
293
334
SDC2
42
3.8
DC + Amp
60
100 (20m)
160
202
SDC3
53
14.5
DC + Amp
210
225 (45m)
435
448
SDC4
55
17.1
DC + Amp
210
225 (45m)
435
490
TOF
56
17.5
Scint. + PMT
31
200 (40m)
231
287
SMF
60
21.4
Scint. + PMT
31
200 (40m)
231
291
SksMinus timing chart
Detector Name
SksMinus timing
eGC
BH1
BC1
BC2
BC3
BC4
BH2
BAC1&2
Target
SAC1&2
SDC1
SP0
SDC2
SDC3
SDC4
TOF
SMF
Timing
Output Time
TofTime
0
100
200
300
Time [ns]
400
500
600
PMT (transit time), DC (200 ns/cm) signal time
Name
Counter
type
Readout
Signal
time [ns]
Transit
time [ns]
Output time [ns]
eGC
Chere. + PMT
H6559
1
40
41
BH1
Scint. + PMT
R6524
1
19
20
BC1
MWPC
ASD
10
10
20
BC2
MWPC
ASD
10
10
20
BC3
DC + Amp
ASD
30
10
40
BC4
DC + Amp
ASD
30
10
40
BH2
Scint. + PMT
H6524
1
19
20
BAC1&2
Chere. + PMT
Fine mesh
1
10
11
Target
Some material
N/A
N/A
N/A
N/A
SAC1&2
Chere. + PMT
Fine mesh
1
10
11
SDC1
DC + Amp
ASD
50
10
60
SP0
Scint. + PMT
R980
3
40
43
SDC2
DC + Amp
PreAmp
50
10
60
SDC3
DC + Amp
PreAmp
200
10
210
SDC4
DC + Amp
PreAmp
200
10
210
TOF
Scint. + PMT
H1949
3
28
31
SMF
Scint. + PMT
H1949
3
28
31
ケーブルの組み合わせ
検出器
BH1, eGC
必要ケーブ
ル長
48m
種類
本数
長さ
組み合わせ
BNC 30本(Timing) 50m “SKS-BH-Txxx” 20本 + 新規 10本
30本(ADC)
BH2, BAC
(“新規”ケーブルはrequest for support に申請中）
49m(50m) BNC
100m “SKS-BH-Axxx”20本 +“100M No xx” 10本
30本(Timing) 50m
30本(ADC)
新規 30本
100m “100M No xx” 30本
旧SDC1,2
40m(42m) Flat
65本
45m “SKS-45-xxxxxx” 65本
（計80本まで敷設可）
〃
50m(53m) SHV
10本
50m “50M-xx” 10本
（計15本まで敷設可）
TOF
34m
BNC 80本(Timing) 40m “SKS-TF-Txxx” 40本 +“SKS-TG-Txxx”20本 +“40M-B0xx” 20本
80本(ADC)
AC
35m
33m
〃
(MTMTrigger)
計測室内Delay
90m “SKS-AC-Axxx”50本
BNC 70本(Timing) 40m “SKS-LC-Txxx” 40本+“40M-B0xx” 30本
70本(ADC)
SDC34 ,BD
“SKS-TF-Axxx”40本 +“SKS-TG-Axxx”20本 +“90M xxx” 20本
BNC 50本(Timing) 35m “SKS-AC-Txxx”40本 + (no label) 10本
50本(ADC)
LC
90m
25m
Flat
120本
36m
SHV
15本
40m
LAN
5本
BNC
100本
90m “SKS-LC-Axxx”40本+“90M xxx” 20本 + 新規 10本
45m “SKS-45-xxxxxx” 120本
40m “BDC40M-xx ”15本
50m
（計20本まで敷設可）
新規 5本
40m “SKS xxx”100本
（計 160本まで敷設可）
SksMinus timing chart (ADC or TDC time)
SksMinus timing
eGC
Detector Name
BH1
BC1
BC2
BC3
BC4
BH2
TDC timing
ADC timing
Timing
Output Time
TofTime
BAC1&2
Target
SAC1&2
SDC1
SP0
SDC2
SDC3
SDC4
TOF
SMF
0
100
200
300
400
Tming [ns]
500
600
700
SksMinus timing chart (ADC or TDC time)
SksMinus timing
Trigger
eGC
A ~150 ns
T ~100 ns
Detector Name
BH1
BC1
BC2
T ~270 ns
BC3
BC4
BH2
T ~220 ns
TDC timing
ADC timing
Timing
Output Time
TofTime
A ~150 ns
T ~100 ns
BAC1&2
Target
SAC1&2
SDC1
SP0
T ~200 ns
SDC2
SDC3
A ~180 ns
T ~130 ns
T ~200 ns
T ~100 ns
SDC4
TOF
SMF
A ~140 ns
T ~80 ns
0
100
200
300
400
Tming [ns]
500
600
700
Summary
Trigger timingはdelay調節で十分な範囲
 最遅はSP0 (30 ns from BH2)
⇒Moduleのdelay等も考えるとBH2のtiming+100 ns辺りに trigger
が来る(このくらいが妥当？)




Counter系
 ADC : Cable delayはOK。ADC gate調節
 TDC : Cable delayで調節? (40m cable : 200 ns)
DC系1 (MWPC encoder, MHTDC)
 Common stopなので十分
DC系2 (TKO, Dr.Ⅱ)
 Dr.Ⅱの内部delay(200ns)で調節
Module delayまで考えて、もっと細かく？
+ Hyperball-Jのtiming⇒調べる
Ge timing
回路
PMT H7695 : 40ns
Discri : 15ns
同長Cable
Cable : 20ns
BaF
TFA: ~30ns
CFD: ~40ns
Cable :15ns
Ge
973U : ~250ns
60Coのg-g
coincidenceで信号を見た
⇒BaF output⇔Ge TDC output : ~60 ns
⇒BaF output⇔Ge ADC output : ~250 ns

Discri⇔PMT out 時間差
: PMT信号の立ち上がり(edge付近) ⇔Discri logic

CFD⇔input 時間差 : CFD logic⇔TFA zero cross
 TFA⇔input 時間差
: TFAの立ち上がり(edge付近)⇔PreAmp outの落ち始め

オシロ
Timing
Ge timing
g hit
Detector Name
Ge TDCとのオシロでの時間差 : ~60ns
PMT+Cable+Discri
PMT+Cable
PMT
BaF
Ge ADCとのオシロでの時間差 : ~250ns
PreAmp+Cable+973U
PreAmp+Cable
PreAmp
Ge ADC
PreAmp+Cable+TFA+CFD
PreAmp+Cable+TFA
PreAmp+Cable
PreAmp
Ge TDC
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
Time [ns]
Ge output timing


Ge TDC : PreAmp + TFA + CFD
= ~50 + ~30 + ~40 = ~120 ns
Ge ADC : PreAmp + 973U
= ~50 + ~250 = ~300 ns
(Timingを見てる場所が微妙なところなので、実際にgateに入
るのは400 nsあたりから)
+ラックまでのcable長になる
⇒15 m cableで計算 (75 ns)
SksMinus timing chart (ADC or TDC time)
SksMinus timing
eGC
BH1
BC1
BC2
A ~150 ns
T ~100 ns
T ~270 ns
BC3
BC4
BH2
BAC1&2
Detector Name
Trigger
T ~220 ns
A ~150 ns
T ~100 ns
Target
SAC1&2
SDC1
SP0
SDC2
T ~200 ns
A ~180 ns
T ~130 ns
T ~200 ns
SDC3
SDC4
TOF
SMF
Ge ADC
Ge TDC
PWO
T ~100 ns
A ~140 ns
T ~80 ns
A ~40 ns
T ~170 ns
T ~270 ns
0
100
200
300
400
Time [ns]
500
600
700
TDC timing
ADC timing
Timing
Output Time
TofTime
Summary

Ge ADCは以外にシビア
(973Uのtimingがテキトウではあるが)
2nd level trigger用にCFD outを計数室に送る
⇒~250 ns (50 m)程度、timingが遅れる

Hyperball cabling
Hyperball2 cabling
経験的に
⇒下手にグラウンドに落とす(落ちると)と上手く行かない
(良いグランドが無い場合が多く、ground loopを誘発。但し、Hyperball2の
電源をTR3の配電盤から取り、グラウンドを浮かせるとAC50V発生)


フレーム : 検出器を浮かせる
 フレームが不明なグラウンドに落ちてしまう(地面の何か導体と接触)

繋ぎ方 : 検出器とクレート間は一本に束ねたケーブルやグラウンドリボンで
繋ぎ、出来るだけ周囲から浮かせ、一つの地点でグラウンドに落とす
 基本はケーブルの引き回し。アルミ作戦は最後にノイズを見ながら行う

ケーブル : 検出器と回路間のケーブルの引き回しは地面になってしまう
 ラダーが設置されていない
 Geケーブル(BNC)とBGOケーブル(Lemo, SHV)の長さが大きく異なる
 ケーブルはHB2フレームに沿わせる
Hyperball2 @ CYRIC Target Room 3
Hyperball2下部から、ケーブルがフレー
ムに沿って、各検出器に繋がっている。気
にしている点を列挙する。
ケーブルは出来るだけ束にして検出器
付近までもって行き、検出器に繋ぐ(コネ
クタの絶縁に注意)
 ラックからも束にしてHyperball2側に
ケーブルを送る
 ラックの各種クレート間は、フレームグラ
ウンドをグラウンドリボンで繋ぐ
 ケーブルは途中で互いにグラウンドが
接触しないようにする(地面にコネクタが
付かないようにする)
 検出器はフレームから浮かせる
 Ge検出器とBGO検出器間も浮いている
 窒素配管と窒素タンクも絶縁(窒素管が
銅なので電磁波を拾い、ノイズが乗った)

CYRIC Target Room 3
Hyperball2に関しては、図のような状況に近い状態になっている。
地面を這っているケーブルがラダーに乗れば、さらに良好な状態になると考えられる。
(但し、一部のBGO検出器の筐体はフレームと絶縁しているが、接触している地点もあり、
完全にグラウンドが切り離されてはいない)
Ge検出器
ラック
BGO検出器
Beam line (cyclotron)のGround
Hyperball-Jに向けて

これまでの読み出し信号に加えて、冷凍機関係の配線や電源が加わる



既存 : ADC, TDC, Reset, PreAmp, HV
新規 : 冷凍機電源, 温度端子
Areaにラックを設置か?
(Timing関係以外は全てAreaに置く)
Shaping amp (973U, TFA), CFD

FERA : ADC, TDC

CAEN HV, PreAmp電源

冷凍機電源、温度端子

PWO discri
⇒CFD信号とPWOのdiscri outをArea外に出して、TULでの信号処理や、triggerを組む
のに使用


グラウンドの接続 : フレームとは浮かせる
(フレームが外部と接触して、グラウンドループになる可能性がある)
○Ge⇔冷凍機のグラウンド
×Ge⇔フレーム
×Ge⇔PWOフレーム
×PWO PMT⇔PWOフレーム or PWOケース⇔フレーム
Areaでの設置案
Areaラック : ADC, TDC, Reset, PreAmp, HV
冷凍機電源位置 : 冷凍機電源, 温度端子
冷凍機電源
Hyperball-J
Areaラック
Areaにラックを設置するならば、最低限のケーブル長で済む
⇒冷凍機電源とその他のラックは分けるか？
Hyperball-J配線(案)
Hyperball-JにおいてもGe用の信号線やHV供給ラインは現行のHyperball2のように束に
して配線すれば、ノイズは軽減できる。冷凍機電源の引き回しに注意。
⇒テストベンチで同様の繋ぎ方をチェックしてみる
電源
冷凍機
冷凍機電源ラック
温度計
ADC
TDC
Areaラック
HV
PreAmp
Ge検出器
PWO
検出器
Signal
HV
Ground
Hyperball-Jに向けて

これまでの読み出し信号に加えて、冷凍機関係の配
線や電源が加わる




Areaにラックを設置


既存 : ADC, TDC, Reset, PreAmp, HV
新規 : 冷凍機電源, 温度端子
Ge部屋のstudyではHVとPreAmpが良いグラウンドに付いていると、
分解能は出る(旧Hyperball用Geにてcheck)
他のラックと切り離し、グラウンドは別に取る
検出器のグラウンドの接続 : フレームとは浮かせる
K1.8 area cabling
コンセプト
集積した情報から
Hyperball2 @ KEK and CYRIC、NKS2、核理研テスト実験、
CYRICテスト実験…
⇒至る所をグラウンドに落とす(落ちると)と上手く行かない
(良いグランドが無い場合が多く、ground loopを誘発)


検出器とクレート間は一本に束ねたケーブルやグラウンドリボンで繋
ぎ、出来るだけ周囲から浮かせ、一つの地点でグラウンドに落とす
 周囲に消せないノイズ源(磁石電源や加速器)がある場合に有効
 CYRICの経験上、たとえ加速器部分とGe検出器を繋げても全体のグ
ラウンドにしっかり繋がっていればちゃんとノイズは落ちる
 基本はケーブルの引き回し。アルミ作戦は最後にノイズを見ながら行う
と良い
SKS cabling : basic condition
name
Signal
HV
GC, BH1
計測室
Area
BC1&2
Area
計測室
BC3&4
Area
計測室
BH2
計測室
Area
SDC1&2
Area
計測室
SDC3&4
計測室
計測室
TOF
計測室
Area
AC1&2
計測室
Area
LC
計測室
Area
SKS cabling : basic condition
LC
AC1&2
TOF
SDC3&4
name
Signal
HV
GC, BH1
計測室
Area
BC1&2
Area
計測室
BC3&4
Area
計測室
BH2
計測室
Area
SDC1&2
Area
計測室
SDC3&4
計測室
計測室
TOF
計測室
Area
AC1&2
計測室
Area
LC
計測室
Area
SDC1&2
BH2
BC3&4
GC, BH1 BC1&2
検出器
ラック
信号ケーブル
HVケーブル
SKS cabling : points

検出器のグラウンドをフレームに繋げ、フレームを浮かせる



検出器と回路間のケーブルの引き回しはラダーに沿って行われる


検出器のグラウンドをフレームに固定
磁石や地面(鉄骨)等から切り離す
ラダーからは空中配線になる
落としどころ : Areaか計測室か?



Areaの場合 : Areaのラック部分 (ターゲット周辺)
計測室の場合 : 計測室のラック部分
又は双方で落とす
⇒落とすもの : グラウンドがどうなっているかで現場で検討
少なくとも各ラック(Area、計測室両方)のケーブルを一体にして強固に全体のグラウン
ドを繋ぐ。出来ればグラウンドリボン等で補強
⇒落としどころはこの後に現場で検討 (落とさないことも有り得る)


カウンター類はケーブルをひとまとめ(束)にする


信号線がareaと計測室のグラウンドを繋ぐ(BNCケーブル)
DCについては各flatケーブルのシールドを強化。シールドのグラウンドへの接続を注意

HVケーブルがareaと計測室のグラウンドを繋ぐ(SHVケーブル)
SKS cabling : detector connection







GC, BH1 : BNC, SHV
BC1&2 : Flat cable, SHV, ASD power
BC3&4 : Flat cable, SHV, ASD power
BH2 : BNC, SHV
SDC1&2 : Flat cable, SHV, ASD power
SDC3&4 : Flat cable, SHV, Amp discri
TOF, AC1&2, LC : BNC, SHV
黒 : 計測室
赤 : Area
Counter (PMT) : Ground connection
太
Frame
PMT
太
太
信号ケーブル
Scinti
HVケーブル
計測室ラック
NIM-BIN: Discri
TKO: ADC
Areaラック
HV module
AVR電源
(計測室用)
Ground
PMT
状況はこれまでのKEKと同じ。核理研も同じ状況。
ケーブルを束にして一つのルートで送れば、ノイズは低減できる。
AVR電源
(Area用)
Ground
Counter (PMT) : Ground connection
Drift chamber : Ground connection
細
Frame
ASD
太
信号ケーブル
DC
計測室ラック
NIM-BIN: HV
HVケーブル
Areaラック
VME : TDC
Low V module
AVR電源
(計測室用)
Low V
Ground
ASD
DCの場合、計測室を結ぶ線が細い。Low Vの線がネック。
*HV側のグラウンドはDCのコネクター位置で抵抗が入っている
AVR電源
(Area用)
Ground
Counter & DC : Ground connection
太
細
Counter
計測室ラック
DC
AVR電源
(計測室用)
太
Areaラック
太
AVR電源
(Area用)
一見するとAreaで落とすのが良いが、Areaラックは2台あり、互いの結合も考える必要
がある。さらに、検出器の位置は各磁気スペクトロメータの前後で、計４箇所である
Ground
Rack : Ground connection BNC束
計測室ラック
SHV束
SDC3&4
GC
BH1
K1.8
beam line
SKS
TOF
AC1&2
LC
AVR電源
(計測室用)
SDC3&4用
Flat cable束
BC1&2
BC3&4
BH2
SDC1&2
BNC束
Areaラック
Flat
cable束
SHV束
愚直に繋ぐとこのように見えるはず。
Groundの経路は巡る ?
Areaラック
AVR電源
(Area用)
AVR電源
(Area用)
Ground
Beam line
計測室へ
SDC1&2

各々の検出器のグ
ラウンド(フレーム
は)は互いに浮かせ
て、ケーブルを介し
て繋がるようにする

磁石から浮かせる

Area電源はどこに
なるのか？

Hyperball-Jをこの
状態にどう組み込
むのか?
BH2
BC3&4
Areaラック
GC
BH1
BC1&2
SKS
計測室へ
Areaラック
SDC3&4
TOF
AC1&2
LC
Beam lineから

SKS 散乱側は比較
的分かりやすい

Beamが当たる部分
にラックが来る?
Counting room
K6のラックの状況
計測室ラック
ここにdelay
cableがくる
計測室ラック
Areaから
Rack : Ground connection
Areaと計測室で、回路とHVが分かれているのでCounter用と、DC用でラックを分けてしま
うのは？
計測室とAreaでグラウンドが分かれる⇒感電の危険性?
Areaラック
Counter HV用
計測室ラック
Counter
Discri, ADC用
GC, BH1
TOF,AC,LC
BC1-4
Areaラック
DC TDC用
計測室ラック
DC HV用
SDC1&2
SDC3&4
Area
ラック2
計測室ラック
SDC3&4 TDC用
AreaのGround = 計測室のGround
SKS cabling : points

検出器のグラウンドをフレームに繋げ、フレームを浮かせる

検出器のグラウンドをフレームに固定

磁石や地面(鉄骨)等から切り離す

ケーブルが磁石等に触れないようにする(ノイズの拾い込みを避ける)

Counter (PMT)は経験上、問題点は少ない

旧SKSと同じ状況で、ノイズはなくせる

DCは現場で注意深く配線とグラウンド接続を行う

DC本体のノイズ対策は、旧SKSよりも強化されている

読み出し回路(ASD)やMWPC encoder等の変更点が多い

クレートにVME on board PCがある

計測室ラックとAreaラックの接続に不安がある

計測室に行くDC用HVが細い

ラック設置の際はAC電源のグラウンドと各クレートのグラウンドの接続を注意

基本的にラックでは、各クレートをフレームグラウンドで接続する
Plan and Summary

SKS area構築の際には、配線を注意深く行う必要あ
り




配線方法自体はラダーの関係上、これしかない
各検出器での絶縁やグラウンド処理がメイン
あと、工夫できるはクレートの分配方法の検討くらい
意識の徹底


SKS usersで議論や情報交換
いかに良い検出器であっても、接続を誤れば酷いことになる