1 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Résumé: -Vue générale du MFT dans...

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  • 1 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Rsum: -Vue gnrale du MFT dans ALICE; - Descriptif du MFT. - Descriptif dun plan du MFT. - Environnement du MFT. - Outillage dinstallation. - Procdure dinstallation. - Refroidissement. - Etudes de mcanique des fluides et de thermique du MFT. - Etude prliminaire de limpact du refroidissement sur le MFT barrel. MFT mcanique et refroidissement
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  • 2 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Place du MFT dans ALICE Vue en coupe datant du dbut du projet (11/2011) MFT ITS absorbeur Beam pipe IP TPC V0, T0, FIT ? Cot C Cot A faisceaux
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  • 3 FIT Cage MFT/MFT barrel Cage fixe Tube faisceau Support du tube faisceau Zone de service Vue gnrale du MFT dans ALICE Esquisse MFT-ITS-FIT Proposition SUBATECH 11/2013 Version TDR 6 ITS Janvier 2014 Buhour / Guilloux MFT AbsorbeurITS
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  • 4 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Descriptif du MFT. -6 plans de dtection -2 demi cnes tanches, quasi symtriques cne Plan de dtection Goulotte BP* BP : Beam Pipe Goulotte support BP* Disque avant Disque arrire Feuille de kapton Zone de passage des ailes du support BP
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  • 5 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Descriptif dun plan de dtection du MFT. Plan type 04 Passage tube faisceau Face recevant les chelles Buse de diffusion de lair de refroidissement Entre airSortie air Fibres optiques
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  • 6 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Descriptif dun plan de dtection du MFT. Capteurs, lectronique FE et puissance dissipe - 338 W pour les sensors - 198 W pour les GBT - 52 W pour les transceiver optiques - 252 W pour les DC-DC converters Soit 840 W pour un demi MFT C. Renard et S. Bouvier, 19/02/2014
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  • 7 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Descriptif dun plan de dtection du MFT. Eclat plan 04 Diffrents lments constituants un plan Zone de dtection avant Zone de dtection arrire Plan de pose des chelles pcb Connecteurs optiques Rpartiteur air de refroidissement Zone de collage Be/pcb
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  • 8 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Descriptif dun plan de dtection du MFT. Dtail dune chelle. sensors flex Connecteur sur pcb Connecteur sur face infrieure du flex Marquage de lchelle raidisseur Exemple dun chelle type 3 sensors
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  • 9 Janvier 2014 Buhour / Guilloux Environnement du MFT, sans MFT. 9 Beam Pipe Support BP Cage fixe Support BP ct C Ailes de maintien du support La cage fixe est mise en place (TPC position garage) elle sert de rfrence pour la mise en place des autres dtecteurs ainsi que du BP Rails de mise en place amovibles
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  • 10 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Outillage dinstallation, MFT infrieur . Aprs lassemblage du MFT: Montage MFT dans la cage MFT (travail en labo) 10 Cage MFT/MFT barrel Coulissant dans cage fixe Le 1/2 cne mft complet est positionn dans sa cage de mise en place. Mise en place des fibres optiques en fond de cage. et de toutes les connexions lectriques et servitudes du refroidissement (cas o toute la connectique sort du ct A) Ct A Ct C Logement Fibres optiques Zone de fixation FIT
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  • 11 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Outillage dinstallation, MFT barrel infrieur . Ralis en labo Logement des fibres optiques Et des cbles lectriques Passage des alimentations lectriques Passage air cooling In et out Entre et sortie air de refroidissement Esquisse de la cage MFT Zone de fixation FIT
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  • 12 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Outillage dinstallation. Exemple dassemblage MFT et cage MFT et sa connectique Assemblage Finitions et ajout FIT
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  • 13 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Procdure dinstallation, MFT et MFT barrel infrieur. 13 Insertion cage MFT (et FIT) La cage MFT est translate selon Z et mis en place autour du BP le long de glissires dans la cage fixe. La procdure est a rpter avec la partie Suprieure du MFT et de sa cage. Selon Z Selon X
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  • 14 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Procdure dinstallation. Insertion ITS Enveloppe mini des outer layers
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  • 15 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Procdure dinstallation. Insertion pixel Pixel detector Outillage de mise en place
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  • 16 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Procdure dinstallation. Insertion TPC Cage interne de la TPC Extraction des rails
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  • 17 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Conclusion et discussion. Enveloppe mini des middle et outer layers Attache outer layers Attache middle layers Proposition de modification du cne X X Zone tudier rapidement Dtail de linterface MFT-ITS
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  • 18 Janvier 2014 Buhour / Guilloux - Des points importants rgler en 2014 (au dbut de !) Dfinition des interfaces, MFT vs ITS, BP, FIT, TPC, ? Dfinition du partage des tches (exemple du MFT barrel). Choix des personnes en charge pour les sous ensembles du MFT. Des avances prvues dbut 2014. Runion MFT ALICE (Beam Pipe) prvue 22 janvier 2014. -MFT barrel la charge de la collaboration MFT. -Diamtre du BP, 18=>19.6=>19? -Dimensions des middle layer (3 et 4) encore fluctuantes (ITS TDR6 => ITS TDR7) Runion daujourdhui => partage des tche, mise en place de la collaboration. X X
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  • 19 Janvier 2014 Buhour / Guilloux -Refroidissement. Rsum: -Vue gnrale du MFT dans ALICE; - Descriptif du MFT. - Descriptif dun plan du MFT. - Environnement du MFT. - Outillage dinstallation. - Procdure dinstallation. - Refroidissement. - Etudes de mcanique des fluides et de thermique du MFT. - Etude prliminaire de limpact du refroidissement sur le MFT barrel.
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  • Le modle valu est conforme celui prsent dans la LoI (puissance, gomtrie), la puissance issue de llectronique de front end nest pas compte, le changement de la gomtrie des plans due au possible ailes de support du tube faisceau nest pas pris en compte. Plusieurs modles valus, avec diffrents matriaux supports (TPG, Bryllium, composites), avec diffrents modes de refroidissements (conductif et convectif). Conclusion, premire esquisse Utilisation dun flux dair temprature ambiante pour refroidir le plans, en surface et lintrieur des plans. - simplifie la conception, simplifie les servitudes. - permet de limiter la quantit de matire utilise (faible X0). Proposition de lutilisation de Bryllium pour les plans supports, bon rapport rigidit, X0, conductivit thermique. Janvier 2014 J-M Buhour Rsum des pr-tudes de thermique sur les plans de dtection du MFT 1,4 mm 2 mm Plan de dtection complet extrieur intrieur 3 flux dair distincts Sortie dair entre dair
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  • Air 1Air 2 Air 3 Air 4Air 5 Air 6 Tube faisceau Particules Zones de dtection Exemple de simulation des coulements dair dans et sur les plans du MFT Les vitesses dbitantes obtenues dans le MFT sont infrieures 10m/s Les coefficients dchange moyens sont: 50 W/m.K lextrieur des plans 30 W/mK lintrieur des plans Janvier 2014 J-M Buhour AIR5 AIR56 AIR6 Zoom INLET
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  • Premire modlisation dun groupe de deux ASIC pour un calcul de thermique. Gomtrie simple permettant dvaluer lapport des diffrentes sources de refroidissement. ASIC isolant flex support ASIC: 0,18m Longueur 30 mm, largeur 8 mm (5 mm active, 3 mm passive) paisseur 50m Puissance dpose : 515 mW/capteur (340 mW/cm sur partie active) Flex: 2 x 57 m daluminium Isolant: 3 x 50m de Kapton Support: 0,2 mm, Bryllium convection refroidissement Dpt de puissance Janvier 2014 J-M Buhour convection Exemple de simulation de thermique sur un groupe dASIC
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  • Janvier 2014 J-M Buhour Descriptif pour un quart de plan : 13 chelles 1 chelle 1 capteur 1 chelle 2 capteurs 6 chelles 3 capteurs 5 chelles 4 capteurs Soit 41 capteurs pour le quart de plan modlis et donc environ 328 pour le disque zro complet (2 plans, le recto et le verso). Le dpt de puissance sur les capteurs est de 515 mW. Soit environ 169 W pour le disque zro complet. La vitesse maximale de lair est toujours de 10m/s. Le coefficient dchange au dessus des capteurs est de 40 W/m.K Le coefficient dchange lintrieur du plan est de 25W/m.K La temprature de lair est 22C La temprature maximale des ASIC calcule dans cette simulation est denviron 30C Exemple de simulation de thermique sur le disque 0 du MFT
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  • Janvier 2014 J-M Buhour Lutilisation de lair temprature ambiante avec une vitesse dbitante infrieure 10 m/s sur des plans de dtection dont le matriau support est du Bryllium permet dobtenir des tempratures de fonctionnement des ASIC infrieures 30 C, Toutefois, au vue des premiers devis (170 k) concernant la fabrication de disques support en Bryllium, lusage de composites Carbone-Epoxy pourrait tre privilgi. LAlliage AlBeMet pourrait tre un candidat intressant (46 k). Ces tudes devront tre plus poursuivies dans le prochain trimestre. Toutefois, assurer le refroidissement de lintgralit du MFT avec uniquement de lair nest pas une solution unique, dfinitive ou arrte; le bilan final des puissances totales dissipes dans les plans ainsi que dautres considrations (de gomtrie, de conception mcanique) feront que nous pourrons tre amen complter le refroidissement par air par un refroidissement liquide, dans les parties situes en dehors de la zone de dtection notamment. Conclusion et prochaines simulations
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  • Janvier 2014 J-M Buhour La suite des tudes mcaniques et des simulations de thermique pourra tre ralise lorsque les paramtres suivant seront fixs et estims: -Gomtrie du MFT,