CTF3 : Etat des lieux et projets Jean-Marc Nappa, Jean Tassan, Sébastien Vilalte.

CLIC/CTF3 2 Gradient de ~100MV/m, F=12GHz Uniquement réalisable avec une machine chaude Ecm=0,5 à 3TeV, rate=50Hz. Août 2012: publication du CDR, proposition d’un Staged CLIC 500GeV-1,4TeV-3TeV. → dépendra des résultats du LHC. Prochaine étape: Project Development Phase 2017, TDR 2022, faisceau 2030… CTF3: test du principe d’accélération à deux faisceaux, zone de tests des instruments associés. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012 CLIC: accélérateur linéaire e+/e-, physique de précision. Module CLIC Brique de base de l’accélérateur

Acquisition du module CLIC à 200 signaux à échantillonner par module (~2m). 7(+) sous-systèmes. -~450 modules/section – 2X24 sections → modules pour -Accès tous les 900m. → Acquisition locale rad-hard: nécessité technique et financière. → acquisition locale intégrée au module: 1 châssis d’acquisition standardisé par module. Thématiques développées au LAPP: architecture châssis, réseau et timing, acquisition du sous-système BPM DB. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Principales orientations exposées: Etude d’une architecture numérique permettant l’échantillonnage des données autour de l’accélérateur. Etude du transfert de données et timings. Préamplification et acquisition des signaux des BPM stripline DB. Reconstruction du faisceau. 4 Dernier COM 19/10/2010 Pré-étude architecture: -Cartes mères standard. -Mezzanines sous-systèmes. -Réseau rad-hard GBT 5Gb/s. -PCIe en surface. 1 seule fibre: timings, données. → Synchronisation de l’acquisition et de la machine. Développements préliminaires: Carte d’évaluation, carte mezzanine d’acquisition générique. Prouver la faisabilité d’utiliser une fibre unique. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Radiations: TID 1,5Mrad pour 15 ans (simulations) + neutrons (?). Digital (FPGA). tendance actuelle à l’utilisation des FPGA industriels: résistance « naturelle » des petites technologies (<100nm) associées aux techniques redondantes de code. Pas vraiment d’autres solutions… Possibilité de « fondre » un FPGA hard-copy. Analogique & ADCs: composants rarement qualifiés mais connus pour être résistants. Nécessaire qualification du système… Consommation électrique: 30W pour tout le châssis! → cycles d’alimentation (50Hz) entre les acquisitions. 5 Problématique châssis local CLIC Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Test des solutions prévues pour le châssis et le réseau: Emulation de quatre châssis, deux cartes d’instrumentation. Plateforme de développements et de tests pour mezzanines. 6 Carte d’évaluation. Produite début x240mm Hitachi FX-II 60µm class 18 layers 2000 components 900 differential pairs 1,2Gb/s 56 transceiver pairs 8,5Gbps 4 SFP 8,5Gb/s 3 FPGAs 1700 pins 4 USB links 4 mezzanines Bon résultats: débits, transferts de données, synchronisations... Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

-Tests des ADCs sélectionnés pour les BPMs stripline. -Mezzanine à tout faire. -8 canaux 11,8bits 125Msps. -Produite printemps Mezzanine acquisition générique Bon resultats: acquisitions synchrones, validation ADCs... Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Carte PCIe X8. Permet de collecter 4 châssis. produite courant entrées triggers et horloges. 2 connecteurs HSMC. 1 USB pour stand-alone. point clé: → impose la fréquence de porteuse de la fibre: reconstruction de la clk machine et trigger dans le châssis. 8 Collection des données en surface/réseau Bon résultats: données et timings synchrones. Permet d’héberger deux mezzanines: utilisable comme carte mère dans un PC ou déporté (CTF3). Carte particulièrement utile pour les tests. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Traitement et acquisition des signaux des futurs BPM Drive Beam. BPM stripline conçu/produit par le CERN. résolution 2µm, précision 20µm. résolution temporelle<10ns. Acquisition dans la bande 4-35MHz dans CLIC. 9 Sous-sytème BPM Depuis 2010: Etude de l’instrument dans les différentes configurations de l’accélérateur: calculs des réponses, résolutions, précisions... Traitement des signaux analogiques: filtrage, amplification. Acquisition et traitement des signaux: reconstruction par déconvolution. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

10 Sous-sytème BPM Tests en laboratoire juin2012: - Banc de tests 2 axes CERN, méthode du fil. - Injection d’un pulse HT – 10A, tr=2ns (générateur maison JT). - Filtrage et acquisition par mezzanine générique. - Plateforme utilisée: carte PCIe. Réponse – reconstruction par déconvolution (fonction de transfert chaîne) 240ns Bons résultats: acquisition synchrone, reconstruction. Participe à la qualification du BPM. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

11 Sous-sytème BPM Prochaines étape: installation dans CTF3 BPM + électronique. Ouverture début Test et validation du système sur site. Électronique protégée (blindage). Filters BPM Power supplies 4 4 PCIe ADC mezzanine GALLERY ACCELERATOR AC line AC line switch/circuit breaker fiber Shielding PC PCIe Clock 96MHz trigger Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Châssis CLIC: Division CO mandatée depuis fin 2011 pour R&D châssis et intégration. CO très intéressé par les développements du LAPP dans CTF3. → Soutien technique du CERN (futur tests). Groupe de travail: architecture réseau, architecture châssis. → GBT, White Rabbit, radiations… Futur: - analyse des résultats dans CTF3. - tests aux radiations. - définition châssis/réseau, définition de standards. - premiers prototypes de cartes châssis. Sous-système BPM: Actuellement LAPP unique acteur dans l’acquisition/traitement des BPMs. Futur:- installation CTF3. - caractérisation BPM/électronique. - développement d’une méthode de calibration. - nouvelle carte mezzanine dédié BPM: nouveaux ADC, intégration du filtrage, calibration. - possible collaboration avec CERN pour acquisition des BPMs cavités. 12 Collaboration avec CERN, futur… Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

Conclusions 13 Moyens : ~10k€/an IN2P3, Jean Marc, Jean, Sébastien ~2,5hommes/an. Moyens : ~10k€/an demandés, Engagements BPMs stipline. Collaboration châssis CLIC (CO) dépendra dumanpower. Jean Marc, Sébastien ~1,5hommes/an. Bonnes relations avec la collaboration CLIC et CERN. Très bons résultats des cartes produites. Sébastien VILALTE CL 19/12/2012

liens 14 Clic: Radiations fpga: GBT: Paramètres CLIC:

15 G. Riddone Pour ceux qui en veulent plus