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The CMS RPC upgrade at Long Shutdown(LS1)
- 성균관 대학교 물리학과 박사과정 김동현 -
개요
LHC(Large Hardron Collider)는 2012-2013년 LS1(Long Shutdown) 기간동안 CMS Experiment에 대하여 다양한 upgrade 프로그램을 기획하였다. 기존 검출기 및 실험 장비의 정비뿐만이
아니라 Beam energy와 luminosity의 증가에 따른 성능 향상을 위해 검출기를 추가하기로 하였다. CMS Experiment는 3가지 다른 Muon 검출기를 사용하는데, DT(Drift Tube),
CSC(Cathode Strip Chambers), RPC(Resistive Plate Chambers)가 있다. RPC는 Endcap 부분에 위치하며 LS1 기간동안 4-layer 부분을 추가 건설하여 CMS Level-1 trigger efficiency
결과를 향상하고 최종 Technical Design Report(TDR)를 완성한다. 4-Layer 건설을 위해 총 144개의 Chamber가 CERN, BARC, GHENT의 3 지역에서 제작되며 KCMS 역시 10개의
Chamber를 제작하여 납품한다. 이 Poster에서는 추가 건설되는 RPC의 제작 방법 및 실험 결과를 소개하고 RE4라 명칭되는 4-Layer 건설에 따른 효과를 알아보고자 한다.
CMS RPCs 개요 및 구성
추가 건설 부분
RPCs
< CMS RPCs 위치 및 구조 >
CMS RPCs 사양
Resistive plates (HPL) thick bulk resistivity 5*1010 Ωcm
Gas gap (2mm ± 20μm wide)
Gas mixture 95.2% C2H2F4, 4,5% iC2H10, 0.3% SF6
Copper shielding
Electrode thickness 2mm
96개의 Readout strips
-
CMS RPCs는 양극과 음극으로 구성된 2개의 plates가 평형하게 구조를 이룬다.
Muon 입자가 지나갈때 이온화 현상에 의해 발생되는 전기적 신호를 수집한다.
LS1 기간동안 RE4/2 & RE4/3에 총 144개의 Chamber가 설치된다.
추가 건설되는 4-layer는 trigger efficiency를 향상시킨다.
4-Layer를 건설함에 따라 최종 TDR을 완성한다. 또한 이로써 η < 1.6 부분에
해당하는 TDR의 전체 layout을 완벽하게 보완한다.
CMS RPCs 제작
- RPCs는 제작 전 ‘Mechanical & Gap & Cooling, Electronic part’
총 3부분으로 나뉘어 준비된다.
1
2
Frame
Replace by
cleaning
new screw
4
3
Add mylar
- Mechanical part는 RPCs의 Frame 관련 작업으로
내부의 Copper shift와 접촉이 발생하지 않도록 하는
Insulate 작업이 중요하다
Insulate with
- Gap part는 RPCs에 사용되는 Gap을 준비하는 과정으로
RPCs에 사용하기 적합한지 시험하는 과정이다.
yellow-tape
< Insulate >
- Cooling & Electronic part는 RPC에서 발생하는 전기 신호를
처리하는 FEBs board를 설치하는 과정이다.
설치 전 검증된 FEBs board를 사용한다.
< Mechanical part >
5
1
2
3
4
Visual test
Leak test
Spacer test
HV cable
Dark
current test
< Gap part >
< Cooling & Electronic part >
< RPCs 최종 제작 작업 >
CMS RPCs Cosmic Test
- 최종 제작이 완료된 Chamber는 Ground cable 연결 및 FEBs board 저항 소자 조정 작업을
진행한 후 Cosmic stand로 옮겨진다.
- Cosmic stand는 맨 위와 아래에 놓여진 PMT가 Trigger 역할을 수행하며
Muon으로 발생하는 Chamber의 전기적 신호를 수집 및 필터링하여
최종적으로 Data가 Server에 저장된다.
- Chamber의 Efficiency 및 96개의 Channel 신호 상태, Cross channel을 확인하여
최종적으로 설치될 Chamber를 선별한다.
2013 한국 가을 물리학회 포스터 발표