The Ultra Lightweight Support Structure and Gaseous Helium Cooling for the Mu3e Silicon Pixel Tracker
Dirk Wiedner on behalf of Mu3e February 2014
25.02.2014 1 Dirk Wiedner INSTR14
Ultra Lightweight Support Structure and Gaseous Helium Cooling for - - PowerPoint PPT Presentation
The Ultra Lightweight Support Structure and Gaseous Helium Cooling for the Mu3e Silicon Pixel Tracker Dirk Wiedner on behalf of Mu3e February 2014 Dirk Wiedner INSTR14 25.02.2014 1 The Mu3e Signal eee rare in SM Enhanced in:
Dirk Wiedner on behalf of Mu3e February 2014
25.02.2014 1 Dirk Wiedner INSTR14
Dirk Wiedner INSTR14 2
models
25.02.2014
7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 3
required
7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 4
7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 5
(R. M. Djilkibaev, R. V. Konoplich, Phys.Rev. D79 (2009) 073004)
7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 6
7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 7
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Phase Ia
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Phase Ib
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Phase II
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MuPix3 thinned to < 90μm
*Previous talk: Tobias Weber “High Voltage Monolithic Active Pixel Sensors for the PANDA Luminosity Detector”
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Laser-cut flex print prototype
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CAD of Kapton™ frames
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CAD of Kapton™ frames
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Vertex Prototype with 100 μm Glass
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Layer 3 Prototype in Assembling Frame with 50 μm Glass
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Layer 3 Prototype in Assembling Frame with 50 μm Glass
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Liquid Liquid He He
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plates
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scattering
Magnet volume
He He
150mW/cm2 x 19080cm2 = 2.86 KW
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scattering
Magnet volume
Temperatures between 20°C to 70°C ok.
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scattering
Magnet volume
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scattering
Magnet volume
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scattering
Magnet volume
Kapton™ Frame V-shape Cooling outlets
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scattering
Magnet volume
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attached to foil
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attached to foil
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attached to foil
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→ Extra Improvement using V-shapes as cooling channels
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→ Extra Improvement using V-shapes as cooling channels
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4.0026 g/mol
16.752 kg/m3
0.1692 kg/m3
0.138
6.1166 m3/kg
0.0208 kJ/(mol.K)
0.0125 kJ/(mol.K)
1.6665
1.8695E-04 Poise
146.2 mW/(m.K)
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28.96 g/mol
3.2 kg/m3
1.225 kg/m3
1
0.8448 m3/kg
0.0291 kJ/(mol.K)
0.0208 kJ/(mol.K)
1.4018
1.721E-04 Poise
24.36 mW/(m.K)
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7/17/2012 Dirk Wiedner, Mu3e collaboration 42
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thin chips
Threshold (ToT)
Reference Thin < 90μm Time Over Threshold
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▪ Thin for decay electrons in detector acceptance
▪ Aluminum ▪ Thickness: 30 μm (us cone), 80 μm (ds cone)
▪ Additive manufacturing / 3D printing ▪ Casting (D: Giessen) ▪ Impact extrusion (D: Fliesspressen)
100 mm 20 mm
→ first trial
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to frequent pressure cycles)
manufacturing of cone
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to frequent pressure cycles)
manufacturing of cone
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frequent pressure cycles)
manufacturing of cone
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Scintillating fiber ribbons See: Fibres Alessandro Bravar (Geneva University)
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station
Sketch of Tile detector station See: Tiles Patrick Eckert (KIP Uni Heidelberg)
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station
CAD of Tile Detector integration See: Tiles Patrick Eckert (KIP Uni Heidelberg)
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background
beam pipe
attached
Beam pipe design
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background
beam pipe
attached
Beam pipe supports detectors
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background
beam pipe
attached
PCBs mounted on beam pipe
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detector
Magnet
CAD of Phase I detector
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station
Tile detector 4 x 4 prototype See: Tiles Patrick Eckert (KIP Uni Heidelberg)
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D0 magnet similar
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Magnet Dimensions
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Compensation coil effect
2 m plus compensation coils
3 m
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z field Radial field z field Radial field
2 m coil 3 m coil
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Compensation
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target E
MEG experiment
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MEG 2 working site Quadrupole Triplett Separator Mu3e Spectrometer Solenoid
Mu3e Compact Beam Line
Dipole Magnets
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target E
experiment
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prototypes
in global design
module prototypes