The readiness of ATLAS is presented, covering the last installation and integration operations, combined runs with cosmic rays, commissioning of the computing system and preparation for early physics, and discussing the status of the system at the start-up of LHC

Palestini, S

CERN Document Server

Status of ATLAS commissioningIPRD08 ‐ 11th Topical Seminar on Innovative Particle and Radiation Detectors 1 ‐ 4 October 2008  Siena, ItalySandro Palestini, CERNfor the ATLAS Collaboration215‐April‐2008 ATLAS RRB 237  Countries169  Institutions2500  Scientific Authors totalTalk presented on behalf of theATLAS Collaboration1 Oct 2008 S. Palestini: ATLASAlbany, Alberta, NIKHEF Amsterdam, Ankara, LAPP Annecy, Argonne NL, Arizona, UT Arlington, Athens, NTU Athens, Baku, IFAE Barcelona, Belgrade, Bergen, Berkeley LBL and UC, HU Berlin, Bern, Birmingham, UAN Bogota, Bologna, Bonn, Boston, Brandeis, Bratislava/SAS Kosice, Brookhaven NL, Buenos Aires, Bucharest, Cambridge, Carleton, Casablanca/Rabat, CERN, Chinese Cluster, Chicago, Chile,Clermont‐Ferrand, Columbia, NBI Copenhagen, Cosenza, AGH UST Cracow, IFJ PAN Cracow, UT Dallas, DESY, Dortmund, TU Dresden, JINR Dubna, Duke, Frascati, Freiburg, Geneva, Genoa, Giessen, Glasgow, Göttingen, LPSC Grenoble, Technion Haifa, Hampton, Harvard, Heidelberg, Hiroshima, Hiroshima IT, Indiana, Innsbruck, Iowa SU, Irvine UC, Istanbul Bogazici, KEK, Kobe, Kyoto, Kyoto UE, Lancaster, UN La Plata, Lecce, Lisbon LIP, Liverpool, Ljubljana, QMW London, RHBNC London, UC London, Lund, UA Madrid, Mainz, Manchester, CPPM Marseille, Massachusetts, MIT, Melbourne, Michigan, Michigan SU, Milano, Minsk NAS, Minsk NCPHEP, Montreal, McGill Montreal, FIAN Moscow, ITEP Moscow, MEPhI Moscow, MSU Moscow, Munich LMU, MPI Munich, Nagasaki IAS, Nagoya, Naples, New Mexico, New York, Nijmegen, BINP Novosibirsk,  Ohio SU, Okayama, Oklahoma, Oklahoma SU, Olomouc, Oregon, LAL Orsay, Osaka, Oslo, Oxford,Paris VI and VII, Pavia, Pennsylvania, Pisa, Pittsburgh, CAS Prague, CU Prague, TU Prague, IHEP Protvino, Regina, Ritsumeikan, UFRJ Rio de Janeiro, Rome I, Rome II, Rome III, Rutherford Appleton Laboratory, DAPNIA Saclay, Santa Cruz UC, Sheffield, Shinshu, Siegen, Simon Fraser Burnaby, SLAC, Southern Methodist Dallas, NPI Petersburg, Stockholm, KTH Stockholm, Stony Brook, Sydney, AS Taipei, Tbilisi, Tel Aviv, Thessaloniki, Tokyo ICEPP, Tokyo MU, Toronto, TRIUMF, Tsukuba, Tufts, Udine/ICTP, Uppsala, Urbana UI, Valencia, UBC Vancouver, Victoria, Washington, Weizmann Rehovot, FH Wiener Neustadt, Wisconsin, Wuppertal, Würzburg, Yale, YerevanOutline• Last phases of detector installation• Tests of full magnet system• Detector commissioning• Combined cosmic runs• DAQ/data flow• Commissioning of computing model• Preparation of physics studies• Experience with first beams on Sept. 101 Oct 2008 3S. Palestini: ATLASThe ATLAS detector24 m45 m7000 T1 Oct 2008 4S. Palestini: ATLASRef.: “The ATLAS Experiment at the CERN LHC”, 2008 JINST 3 S08003 (http://www.iop.org/EJ/toc/1748‐0221/3/08)Installation of the last componentsInstallation of Small Wheels of Muon End‐Cap in Feb‐Mar 08 Cabling of Pixel detector in spring 08Completion of outer station of Muon End‐Cap in June 08 LHC beam‐pipe closed in June 081 Oct 2008 561 Oct 2008Test of the full magnet systemTest of End‐Cap Toroid side A on July 20 (after leak repair)Test of Barrel Toroid and Solenoid on July 23‐24Test of all (3) Toroidstogether on Aug 4All magnets (4) tested together tested together repeatedly from on Aug 2220.5 / 7.63 kADetector commissioning• The commissioning of the detector started in 2006 with the first Milestone Run and Technical Runs:– Operate together the various subsystems (with local and central  Detector Control System), verify stability of hardware– Develop and test data monitoring– Check channel mapping, noise, timing– Integrate into DAQ – Commission and operate trigger systems (cosmic rays)– Develop and test calibration procedures– Acquire and process data, make first test of track‐based calibration and alignment 1 Oct 2008 7S. Palestini: ATLASInner DetectorDesign and goals:• Si pixels, Si strips , straw tubes, |η|<2.5 (<2 TRT)•Pixel: 80 M channels, 3 layers  •SCT: 8 layers, stereo pairs, 6.3 M ch.•TRT: 350 k ch., typically 36 hits/track, transition radiation (e/π: 0.5‐150 GeV)•Operate in 2 T solenoid field •σ pT /pT ∼ 0.05% pT ⊕ 1%Status of commissioning:•Pixel delayed by difficulties with cooling, could only start in August after beam‐pipe bake‐out•Currently 94 % of the module are active•Cosmic ray tracks have been detected together with SCT from mid‐September.6+1 points in Pixel, 8 points in SCT1 Oct 2008 8S. Palestini: ATLASTRT commissioningHit map (many events) in TRT/barrel , projected to   z = 0, from cosmic‐ray run    in June 08.Color maps different track time (within ± 35 ns, due different triggering devices).1 Oct 2008 9S. Palestini: ATLASDesign:“Barrel” calorimeters•Electromagnetic: |η|<3.2Lead‐liquid argon, 3 sampling depths in precision region |η|<2.5; Presampler |η|<1.8~175k channels•Hadronic:Barrel: steel‐scintillating tiles |η|<1.7, 3 sampling depths, 10k channels•Endcap: 1.5<|η|<3.2, copper‐liquid Ar, 4 sampling depths, 6k channels•Forward: 3.1<|η|<4.9(1 Copper+2 tungsten)‐liquid Ar depths for e.m. and hadronic measurements, 3.5k channelsCalorimetersGoals: precision measurements of e/γ for |η|<2.5σ/E ~ 10%/√E ⊕ 0.7%Linearity to ~0.1%Coarser granularity in the forward regionTotal energy resolution for Jet and ETmissmeasurementsσ/E ~ 50%/√E ⊕ 3% (barrel/endcap)σ/E ~ 100%/√E ⊕ 10% (forward)Calorimeters commissioningStability LAr Barrel side A:Difference of amplitude between two calibration runs taken oneweek apart vs. channel number (14*32 FEB ‐ 128 channels each)• LAr dead/noisy channels:– Dead channels:• EMB: 0.5%, EMEC: 0.2%, HEC (15%), FCAL (0%)– Noisy channels:• > 10σ w.r.t. φ average: 0.003%• Between 5σ and 10σ: 0.09%– Uncalibrated or badly calibrated channels: 0.3 / 0.2 %– Most problems recoverable during a shutdown (exchange of FEB)Tile muon cosmicsMuon in LArMuons in calorimeters: energy scale and uniformity verified at ∼2 % Tile timing corrections: μtriggered by RPC’sMuon SpectrometerAir‐core toroid magnet system• Barrel: ~1.5‐5.5 Tm in 0<|η|<1.4• Endcaps: ~1‐7.5 Tm in 1.6<|η|<2.7Precision tracking chambers Track coordinate in bending plane 3 barrel layers, 3 end‐cap wheels ~370k readout channels Monitored Drift Tubes (MDT) |η|<2.7 (innermost layer |η|<2.0) Cathode Strip Chambers (CSC) innermost layer 2.0<|η|<2.7Trigger chambers Bunch‐crossing ID, triggering, coordinate orthogonal to tracking  measurement ~680k readout channels Resistive Plate Chambers (RPC) |η|<1.05 3 double layers Thin Gap Chambers (TGC) (4+4 wheels) 1.05<|η|<2.7 (2.4 for triggering)MDT Big Wheel (Intermediate EndCapstation) during installation 1 Oct 2008 12S. Palestini: ATLASMuon spectrometer commissioningCorrelation between MDT and RPC hits in cosmic dataReadyMissing timing adjustmentMissing CAEN boardsNoise on clock propagationCommissioning of RPC sectorstrack projections from RPCsto surface1 Oct 2008 13S. Palestini: ATLASTGC chambersRed : PreviousBlack : CurrentBlue : NextGreen : Current or nextEfficiency with hits at “current” or “next” bunch‐crossing:  rFlammable gas system allowed only since July 2008:  very low efficiency before that time. Studies of efficiency (and timing) started recently and are still underway.1 Oct 2008 14S. Palestini: ATLASMuon alignment system The support structures in our air‐core toroid are light enough that the relative alignment of the Muon stations changes with time (e.g.: turning on/off the magnets, temperature variations – effects ∼ 0.1 – 1 mm) Need alignment system (optical devices,  calibrated and accurately  positioned on chambers to determine the geometry  of the spectrometer.Barrel: limitations in positioning accuracy and calibration requires that the alignment system will be used in relative mode, referred to alignement data and tracks measured with toroids off. EndCap: the implementation has been accurate enough so that the geometry of the spectro‐meter can be achieved from the alignment system alone (absolute mode) with precision as good as ∼ 40 μm in the bending plane.  15Combined cosmic runsLArTileMuonθID‐θMS (rad)1 Oct 2008 16First attempts of alignment in Inner DetectorSCT alignment with small sample of cosmics, only layer‐to‐layer alignmentPixel to SCT/Pixel alignment (layer‐to‐layer) Small samples of cosmics, no B‐field, no vertex cut, alignment of layers and not single modules yet, units in mm1 Oct 2008 17S. Palestini: ATLASCosmic events taken with magnets onAnd even something like this(TRT/barrel projected to z=0):1 Oct 2008 18ATLAS Trigger / DAQ Data flowSDX1USA15UX15ATLASdetectorRead‐OutDrivers(RODs) First‐leveltriggerRead‐OutSubsystems(ROSs)UX15USA15Dedicated linksTiming Trigger Control (TTC)1600Read‐OutLinksGigabit EthernetRoIBuilderpROSRegions Of InterestVME~150PCsData of events acceptedby first‐level triggerEvent data requestsDelete commands  Requested event datastores LVL2outputEvent data pushed @ ≤ 100 kHz, 1600 fragments of ~ 1 kByte eachSecond‐leveltriggerLVL2Super‐visorSDX1CERN computer centreDataFlowManagerEventFilter(EF)~ 500 ~1600dual‐CPU nodes~100 ~30 Network switchesEvent data pulled:partial events @ ≤ 100 kHz, full events @ ~ 3 kHzEvent rate ~ 200 HzData storageLocalStorageSubFarmOutputs(SFOs)LVL2 farmNetwork switchesEventBuilderSubFarmInputs(SFIs)191 Oct 2008DAQ commissioning• DAQ/data flow system implemented and running• Only a fraction of CPUs installed (∼35%) in 2008– Recent result, overnight run with 1031 menu (800kB event*)• Data preloaded in 136 ROS• 4 L2SV ‐ 12 L2PU racks ‐ 94 SFIs ‐ 10 EF racks– Measured• Lvl2 rate : 60 kHz – limited by RoI request rate to ROS (50% of LVL1)– Max expected at high luminosity is 20 kHz (20% of LVL1)• EB rate : 4.2kHz (LVL2 driven)• Aggregate effective EB bandwidth 3.3GB/s*    Event size. Expected : 1.6 MB  ‐ normally today : 3 MB (LAr 5 samples for all cells in a cluster) 1st‐beam “splashes” : 7 MB  ‐ max seen : 13 MB (LAr 32 samples)1 Oct 2008 20S. Palestini: ATLASCommissioning of computing modelFDR I and II   (Full Dress Rehearsals)• realistic test of the computing model, from online (SFO) to analysis at Tier‐2's• all major steps included• exercise the full & final software infrastructure (CondDB, TAGDB, trigger configuration, simulation, etc)• implement the calibration/alignment model • and data quality assessment • provide samples of mixed events which look as much like data as possible for emulations of early analyses• focused on two “FDR run weeks”, each emulating a few fills of data– FDR‐1, simulating data with L∼1031 cm‐2s‐1  • Feb 08, Express and bulk reconstruction, data export to Tier‐1s and Tier‐2s– FDR‐2, simulating data with L∼1032 cm‐2s‐1 • June 08, Including calibration and alignment operation, second express stream, derived‐physics‐data1 Oct 2008 21S. Palestini: ATLASFDR II RAW data export to all tenTier‐1 sites (18h data in 19h)Data rate (MB/s)Example dimuon mass plotmade from Tier‐0 DPD(5 days after data “taken”)In summary, chain works, although many details require more work.1 Oct 2008 22S. Palestini: ATLASMemory and CPU for event processing• Memory < 2 GB (=2 GB when triggers are run for simulated data)• CPU– 16 kSI2k sec (FDR2b)  (ESD, AOD,DPD and monitoring)(*)– 20% due to DPD creation (to improve) ; additional 10% overhead– Spikes with pile‐up for 1033 luminosity1 Oct 2008 23S. Palestini: ATLAS(*) A ronyms: EventSummaryData(output of reconstruction), AnalysisObjectData(selected output for analysis, DerivedPhysicsDatasets (further selected events/selected information)Production and calibration streams∼18 h∼30 h1 Oct 2008 24S. Palestini: ATLASwLCG Grid: Tier‐0 and the 10 ATLAS Tier‐1s1 Oct 2008 25S. Palestini: ATLASCommon Computing Readiness Challenge CCRC Phase 2Data transfer Tier‐0 ⇒ Tiers‐1 1 Oct 2008 26S. Palestini: ATLASPreparation of physics studies• ATLAS has recently completed a new set of physics studies, the CSC Notes (CSC=computer system commissioning) based on up‐to‐date detector description and tools for  reconstruction and  analysis.• Focus on physics searches achievable with integrated luminosities in the range of ∼ 10 − 100 pb‐1.• Chapters cover performance studies of trigger, ID, Muon system, b‐tagging, electron/photon, jets/missing ET, and physics studies in the areas of SM, b physics, top, Higgs, SUSY, exotics.• This effort will be published altogether as :– Expected performance of the ATLAS experiment, detector, trigger and physics, CERN‐OPEN‐2008‐020  (and available on arXiv) 1 Oct 2008 27S. Palestini: ATLASDetector and trigger for first LHC beamsBeam pickupsMinimum‐bias (MBTS)LUCID, BCM, etcLevel‐1 triggers had been set‐up using cosmic rays.In addition, we had ready a beam‐pick‐up trigger (BPTX), and a dedicated scintillatorhodoscope trigger (MBTS), from a device installed against the front face of the end‐cap calorimeters.tertiarycollimators140 mBPTX175 mATLAS was “on” on Sep. 10, although many components operated with reduced HV (e.g.: SCT/barrel at very low bias), Pixel was off (safety and late commissioning), CSC were off (late commissioning or read‐out), the luminosity detector LUCID was on and saw the beam. The three toroid systems were on.1 Oct 2008 28S. Palestini: ATLASFirst beams from LHC on Sept. 10 ‐ 12The first event recorded by ATLAS in the morning (a “splash” event, with the beam substantially dumped on collimators)A more readable event collected later  (a “halo” event, with  the beam passing through the experimental area) 1 Oct 2008 29Timing of Level‐1 triggersMorning: MPTX is the time reference. All other triggers affected by time‐of‐flight effects (most visible for TGC wheels – one was receiving beam from the “wrong direction”)Afternoon:  fewer events, cleaner situation, time offsets better defined.1 Oct 2008 30S. Palestini: ATLAS‐2‐10+1+2Bunch crossingunitsSplash events: Calorimeter trigger‐towers timing vs. MPTX time: Some effects are instrumental,but time‐of‐flight trend due to beam is clearly visible Tile‐Cal timing for splash events:Trend within modules entirely due to time‐of‐flight for splash events1 Oct 2008 31S. Palestini: ATLASHalo event: tracks in TRT/end‐caps projected on cylindrical (unrolled) surface, tracks in TRT/barrel projected on plane z=0  TRT/Barrel‐A timing from splash events1 Oct 2008 32S. Palestini: ATLASConclusion• After the impressive progress in installation and commissioning of the different subsystems in previous years, 2008 has seen a very significant progress in the overall commissioning of the detector altogether, and the ability of data handling, processing and analysis.• Few hardware items remain to be integrated, and several software procedures have been tested successfully. • The exercise on September 10th found us ready, and we are looking forward to collecting LHC data.1 Oct 2008 33S. Palestini: ATLASAdditional ATLAS presentations at this workshop • Nicoletta Garelli, Commissioning of the Pixel detector• Benjamin Trocme, Commissioning and performance of the LAr calorimeter• Danilo Banfi, Electron and photon reconstruction and identification• Pawel Bruckman de Renstrom, Alignment of the ID• Jose Enrique Garcia, Commissioning of the SCT• Paul Dervan, SCT upgrade for SuperLHC• Enrico Giulio Villani, SCT upgrade for SuperLHC• Andrea Bocci, Commissioning of the TRT• Zachary Marshall, ATLAS simulation software• Christian Schmitt, Commissioning of reconstruction software• Elena Solfaroli Camillocci, Data quality assessment in MDT calibration• Wainer Vandelli, Readiness of Trigger and DAQ• Jiri Masik, Trigger system in first collisions1 Oct 2008 34S. Palestini: ATLAS

Status of ATLAS commissioning

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

CERN Document Server