Calice

CALICE (CAlorimetry for the Linear Collider Experiment) es una colaboración internacional que realiza I+D en calorímetros altamente segmentados destinados a la futura familia de aceleradores lineales, entre los que se encuentra el ILC (International Linear Collider), optimizados para hacer uso del PFA (Particle Flow Algorithm), que consiste en un método de reconstrucción que identifica cada una de las partículas de un jet individualmente combinando la información de los calorímetros hadrónico y electromagnético junto con el detector de trazas para medir su energía, esto permite mejorar la resolución en energía en un factor 2 respecto a los actuales experimentos. Para ello se requiere de una alta capacidad de distinción de trazas también en los calorímetros, siendo imprescindible una alta segmentación tanto longitudinal como transversal, lo que supone un importante reto tecnológico debido a los cientos de millones de canales de lectura.

Entre los calorímetros que se desarrollan en CALICE se encuentra el SDHCAL, que es un calorímetro hadrónico de muestreo con lectura semi-digital formado por detectores gaseosos altamente segmentados e intercalados en planos de acero inoxidable como medio absorbente. Con el propósito de validar esta tecnología, en 2011 se construyó un prototipo de 1 m3 formado por 50 detectores gaseosos de 1 m2, 48 GRPC's (Glass Resistive Plate Chambers) y 2 Micromegas (Micro Mesh GASeous) insertados entre 51 planos de acero inoxidable de 16 mm de grosor. En ambos casos la lectura se realiza a través de “pads” de cobre de 1x1 cm2 ubicados en una de las caras de un circuito impreso que contiene también los chips de lectura por el otro lado. Cada detector junto con su electrónica se aloja en el interior de una carcasa con paredes de acero inoxidable de 2.5 mm que proporciona protección y rigidez al sistema. El prototipo cuenta con cerca de 500000 canales de lectura. En varias ocasiones, el prototipo se ha expuesto en el SPS del CERN a diferentes haces de partículas con un rango energético de 5 GeV hasta 80 GeV y los resultados obtenidos son prometedores.

El CIEMAT participa tanto en la parte electrónica como en la mecánica del SDHCAL. En ambos campos se trabaja en solucionar los problemas detectados con el primer prototipo y en la construcción de un prototipo mayor que alcance los 3m de longitud (máxima esperada). Concretamente en la parte de electrónica somos responsables del diseño y pruebas de una nueva tarjeta (DIF) que hace el interfaz entre el plano de detección y la electrónica de adquisición. Sus principales funciones son: manejar los protocolos de comunicaciones, tanto con los chips del plano como con el DAQ (Ethernet), la carga de parámetros en los chips del plano y supervisión de los mismos, el volcado de los datos del plano de detección al DAQ y, finalmente, controlar y proporcionar la alimentación al plano en modo pulsado a través de unos súper-condensadores (100F) situados en la propia tarjeta DIF.

El año pasado se finalizó el diseño electrónico de las tarjetas. Este año se están realizando las pruebas HW y de integración HW-FW de la propia tarjeta. Y estamos a la espera de recibir las tarjetas (ASU) que forman el plano de detección para completar las pruebas de integración de ambos sistemas.

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