Петербургский Институт Ядерной Физики (ПИЯФ) им.Б.П.Константинова вступил в коллаборацию ATLAS в 1993 году еще на этапе разработки детектора. Основными областями деятельности института были:

  • Изготовление Детектора Переходного Излучения (Transition Radiation Tracker – TRT) – одной из трех частей внутреннего детектора установки ATLAS, что включает в себя:
    • Реинфорсирование дрейфовых трубок
    • Подготовка коротких торцевых элементов (straw)
    • Непосредственная сборка колес типа А.
    • Изготовление WEB (Wheel Electronic Board) типа А.
    • Изготовление WEB типа B (для Дубны, где происходила сборка колес типа B).

Масштаб Детектора ATLAS
  • Участие в работе групп DCS и DAQ.
  • Разработка и реализация программного обеспечения для информационного сопровождения процесса изготовления детектора. Сюда входят:
    • система климат-контроля для комплектующих на складе
    • продукционные базы данных
      • база данных для учета поступления и использования расходных материалов
      • база данных для для информационного сопровождения процесса изготовления модулей субдетектора TRT в ПИЯФ и Дубне
      • база данных для для информационного сопровождения процесса изготовления WEB в ПИЯФ и Дубне
      • база данных для для информационного сопровождения приемки WEB в ЦЕРН
    • база данных приемки модулей субдетектора TRT в ЦЕРН (Acceptance database)
    • база паспортов модулей субдетектора TRT в ЦЕРН
    • база данных входной электроники в ЦЕРН
    • интеграционная база данных в ЦЕРН
Большая группа сотрудников ПИЯФ принимает активное участие в тестировании, сборке, монтаже TRT детектора в ЦЕРН.

ATLAS Transition Radiation Tracker
Первый end-cap (ПИЯФ, ОИЯИ) - Июль 2005

Компонеты: 122880 straws длиной 40 см, 120 колец, 3400 полипропиленовых радиаторов, 1280 WEB, 122880 высоковольтных заглушек (plugs), 50 км. золоченой вольфрамовой проволоки диаметром 30 мкм и 245760 crimpings pins
Сборка и тестирование: 50 человеко-лет (начало 1998 год)
Результат: 99,7% полностью рабочих каналов

Реинфорсирование / Reinforcement


     Как известно, основным элементом TRT детектора является дрейфовая трубка, которая представляет собой склеенную из каптона толщиной 25 мкм трубку. Производство трубок было организовано фирмой "LAMINA" (Англия). Но эти трубки не обладали достаточной жесткостью в поперечном направленнии. Для придания им необходимой жесткости было принято решение армировать их, наклеив вдоль трубки четыре углеволокна. Эта процедура получила название «реинфорсирование». Для осуществления этой операции в институте совместно с группой TA1 (CERN) была создана специальная машина, которая в полу-автоматическом режиме производила реинфорсирование сразу 16 straw. Часть из реинфорсированных длинных straw была отправлена в университеты США для сборки баррельной части детектора TRT, остальные были разрезаны на два типа: длиной 372 мм
для сборки колес типов А и В, и длиной 475 мм для колес типа С. Производительность участка реинфорсирования составляла более 6 000 straw в месяц. Всего в ПИЯФ было произведено 110 000 реинфорсированных длинных (165 см) straw.
     А.Крившич, A.Христачев, В.Якутович внесли значительный вклад в монтаж, отладку и запуск в работу реинфорсной машины. Е. Иванов сделал существенные конструкторские улучшения.
Машина для реинфорсирования длинных дрейфовых трубок.

Колеса типа А - Предварительная сборка/ Wheels Type A -Preassembly


Короткие straw поступали на так называемый подготовительный участок, организованный в ПИЯФ и оснащенный специальным оборудованием, разработанным и произведенным совместно совместно с TA1 (CERN). Подготовка straw заключалась в обеспечении проводимости между внешним и внутренним карбоновым покрытием и вклеиванием концевых элементов, являющихся несущими элементами и позволяющими обеспечить подачу рабочего газа внутрь straw и центрующими анодную нить.
После чего каждая трубка проходила контроль на прямолинейность и герметичность. Критерии были очень жесткими: кривизна трубки не должна была превышать 300 мкм, а герметичность лучше чем 0.01% падения давления за минуту. Всего подготовительный участок произвел более 170 000 straw для колес типов А и В, и более 47 000 straw для колес типа С. Производительность участка составляла более 320 straw в день.
Руководил участком A. Христачев.

Колеса типа А - Сборка/ Wheels Type A - Assembly


Основная доля готовых «коротких» straw была использована непосредственно в ПИЯФ для сборки колес типа А. Сборка осуществлялась на сборочном участке оснащенном высокотехнологичным обородувонием разработанным и изготовленным в сотрудничестве с TA1 (CERN) и обеспечивающим необходимую механическую точность сборки детектора. Сборка заключалась во вклеивании подготовленных дрейфовых трубок в несущую конструкцию детектора, представляющую собой два концентрических кольца из углепластика, изготовленных в России на пермском заводе «Машиностроитель», с просверленными с высокой точностью отверстиями (уговая точность сверления лучше 20'').
Этапы сборки модуля TRT
Вклейка straw производилась слой за слоем с обязательным контролем прямолинейности на каждом этапе . Потом во вклеенные straw вставлялись анодные проволочки с помощью специальной машины, обеспечивающей постоянное натяжение проволочки. Следующим этапом было обеспечение герметичного газового объема детектора. Всего в ПИЯФ были собраны 50 модулей детектора (153 600 straw). На каждом этапе сборки проводились тесты, контролирующие качество сборки: проверка герметичности склеенной структуры, высоковольтный тест структуры, измерение натяжения проволочек, второй высоковольтный тест (уже с анодными нитями), проверка на герметичнось собранного модуля и т.д. Большинство оборудования для этих тестов было разработано и изготовлено в ПИЯФ.
Руководил группой С.Патричев.

Колеса типа А - Тестирование/ Wheels Type A - WTS



Установка для финального тестирования модулей (WTS)
Заключительным этапом была проверка готового модуля на специальной установке WTS (Wheel Test Station). Там с помощью радиактивных источников 55Fe проверялась работоспособность каждого канала, а также (за счет измерения амплитуды сигнала в нескольких точках вдоль straw) определялась итоговая неоднородность коэффициента газового усиления (КГУ). Условием устойчивой и долгосрочной работы детектора была высокая однородность КГУ. Каналы с неоднородность КГУ более 9% должны были быть отключены. В таблице ниже приведено количество отключенных каналов по различным причинам во всех модуля, изготовленных в ПИЯФ.
 
 

Причина отключения Неоднородность
КГУ
Отсутствие
электрического контакта
Высоковольтные
проблемы
Натяжение
проволочки
  Другие   Всего
Количество оключенных каналов в
% к общему числу каналов
0,0340,0600,0080,002  0,004  0,108
Как видно из приведенных данных, всего было отключено 0.1% от общего числа каналов, что говорит об очень высоком качестве изготовления детектора.
Основная работа на WTS проделана В.Малеевым.

   WEBs (Wheels Electronics Boards) - один из важнейших конструкционных и электрических элементов
TRT детектора. Это гибко-жесткие многослойные печатные платы, изготовленные на фирме Tru Lon (Англия)
по уникальной технологии формирования разъемных соединений (petals) на гибких пленках, разработанной
в CERN.
   WEBs обеспечивают фильтрацию, подачу высокого напряжения на каждый из 245760 каналов TRT 
детектора, съем сигналов с чувствительных элементов детектора и защиту электроники от высоковольтных
разрядов в детекторе.  ПИЯФ принял активное участие в разработке конструкции WEB, испытаниях и выборе
электронных компонентов платы. В ПИЯФ разработана конструкция, технология сборки и испытаний WEB. На
базе ООО «Конструкторское производственное объединение «Печатные платы» были изготовлены опытные
образцы WEB. Особенностью предложенной в ПИЯФ конструкции  WEB является метод использования
«глухих» переходных металлизированных отверстий, позволивший на порядок уменьшить токи утечки по
высокому напряжению и существенно увеличить плотность высоковольтных трасс и цепей.
   Для обеспечения серийного производства WEB в институте разработана производственная оснастка и
оборудование, обеспечивающие высокую степень очистки, качество защитных высоковольтных покрытий
 WEB и проведение входных, промежуточных и финальных тестов WEB
High Voltage connections - элементы коммутации высокого напряжения в детекторе, обеспечивающие
подачу высокого напряжения на WEBs и распределение высокого напряжения по секторам  колес TRT.
GND pins –цепи заземления колес TRT
  
Fuse boxes – блоки высоковольтных предохранителей для барреля TRT. На базе разработанной для WEB технологии производства в ПИЯФ была также проведена сборка и тестирование блоков высоковольтных предохранителей (Fuse boxes).
  • На основе данных, полученных в результате испытаний электронных
компонентов, в ПИЯФ была разработана финальная версия конструкции и технологический регламент сборки и тестирования WEB (Wheel Electronic Board).
Конструкция WEB, применение защитных покрытий в
сочетании с современными способами очистки
обеспечивают надежную развязку между высоковольтным
питанием и Front-End электроникой детектора при напряжениях 
до 4 kV, а в режиме разряда до 1.8 kV.
Токи утечки при напряжении 2.5 kV
в нормальных условиях не превышают 2 nA.
Защитные цепи обеспечивают надежную работу электроники
при  достижении количества разрядов в детекторе
более 106 /канал.
  
Более 40 000 высоковольтных конденсаторов перед установкой прошли долговременные высоковольтные электрические испытания
  • 2752 WEBs для колес типа А и Б прошли сборку и полный цикл тестовых испытаний;
  • 9790 элементов коммутации высокого напряжения для колес TRT детектора подготовлены для установки на колеса типа А и Б;
  • Более 20 000 цепей заземления колес TRT детектора изготовлено для колес типа А и В;
  • 412 блоков высоковольтных предохранителей для барреля TRT прошли полный цикл сборки и тестовых испытаний.
  • Информационное обеспечение ATLAS



    Ю.Рябов

    С.Колос

    И.Соловьев

    А.Казаров

    В.Филимонов

    В.Хомутников

    С.Катунин

    Е.Новодворский

    С.Олешко

    Н.Клопов

    Сотрудники ЛИВС – Лаборатории информационно-вычислительных систем (рук. д.т.н., профессор Ю.Ф.Рябов) участвуют в создании управляющего программного обеспечения системы сбора данных ATLAS (DAQ ATLAS) и системы контроля детектор DCS ATLAS данных, занимая по этим работам ведущие позиции.
    Создание программного обеспечения, выполненное сотрудниками ЛИВС ПИЯФ для системы сбора данных ATLAS включает в себя разработки:

    Конфигурационная база данных, созданная как объектная база реального времени, первоначально была разработана в ЛИВС ПИЯФ и предназначена для описания архитектуры DAQ, её аппаратных и программных компонент, режима функционирования и состояния системы.

    Вторым направлением в создании ПО системы сбора ATLAS, в котором участвует ЛИВС ПИЯФ является организация межпроцессного взаимодействия, базирующаяся на CORBA архитектуре. Эти взаимодействия обеспечивают сервисы для мониторирования системы сбора. К этим сервисам относятся сообщения об ошибках, информационный, гистограмирование, мониторинг экспериментальных данных.

    Создание программной системы контроля DAQ Atlas является третьим направлением работ, в котором принимают участие сотрудники лаборатории. Эта система контроля базируется на применении баз знаний. Такой подход и использование экспертной системы CLIPS были предложены нами. На основе предложенной технологии были разработаны программные средства диагностической проверки и контроля систем сбора Atlas.

    Большой вклад сотрудники ЛИВС ПИЯФ вносят и в создание системы контроля детектора Atlas (DCS Atlas). Эта система будет контролировать около 200 000 различного рода параметров. Нашими сотрудниками выполнена разработка программных средств связи с источниками контрольной информации (создан ОРС сервер на основе использования CAN open протокола), коммуникации между DCS и DAQ, создана библиотека программ для работы с конфигурационной базы данных систем контроля детектора Atlas.

    Все вышеуказанные компоненты программных средств DAQ и DCS используются в различного вида тестовых испытаниях. Работы по совершенствованию этих программных средств продолжаются.

    Базы Данных Cубдетектора TRT / DB TRT ATLAS

    Продукционные базы данных
    (ПДБ) - это информационная система поддержки больших технологических объектов. В процессе создания узлов субдетектора TRT были созданы несколько ПДБ, хранящие информацию о составе и структуре соответствующих модулей, а также характеристики и результаты их тестирования.
    Собранные модули поступали в ЦЕРН, где на этапе приемки каждый из них проходил ряд тестов, результаты которых сохранялись в специальной базе данных (Acceptance database).
    Как результат финальной проверки модулей TRT для каждого из них создавался электронный паспорт, содержащий основные характеристики модуля. Для этих паспортов также была создана специальная база данных.
    И, наконец, на этапе установки плат входной электроники (front-end electronics) была создана база для хранения результатов тестирования этих плат.
    Поскольку вся критическая информация о структуре, составе и характеристиках элементов субдетектора TRT была распределена по разным базам данных, была создана и установлена в ЦЕРН интеграционная база данных с унифицированным интерфейсом доступа.

    ГРИД / Grid Computing


    Text


    Команда ATLAS / ATLAS Team



    Л.Шмелева

    Л.Баканов

    И.Будеркина

    М.Граевская

    Т.Гуменюк

    Е.Данилевич

    В.Звягин

    В.Иванов

    Т.Касьянова

    Л.Коваленко

    С.Коваленко

    Л.Кудин

    В.Малеев

    О.Мирошниченко

    С.Нестеров

    И.Новодворская

    Ю.Огурцов

    И.Парченко

    С.Патричев

    Л.Приказчикова

    Е.Садецкая

    Е.Седых

    Д.Селиверстов

    Б.Соколовский

    И.Соловьев

    Л.Трибунская

    О.Федин

    В.Федоров

    А.Христачев

    Л.Христачева

    Е.Чернышёва

    Е.Шмелева