El sistema de alineamiento del tracker

El tracker está constituido por dos zonas: el detector de píxeles y el de pistas de silicio. La zona de pistas de silicio está mecánicamente dividida, como ya se vió, en cuatro subdetectores: barrel interno y externo y endcaps internos y externos, cada uno de los cuales tiene su estructura de soporte. Cada una de estas partes es independiente por lo que pueden aparecer movimientos entre ellas debidos a cambios de temperatura, humedad, campos magnéticos, distorsiones, derivas con el tiempo, etc. Para controlar estos movimientos, se instalarán estructuras mecánicas de gran rigidez compuestas de fibra de carbono y, adicionalmente, la estabilidad se controla mediante un alineamiento preciso entre esas estructuras de soporte.

El alineamiento del tracker está orientado en varios aspectos:

6 planos activos de alineamiento

• El alineamiento del detector de píxeles de silicio es efectuado continuamente mediante la reconstrucción de las trazas en los píxeles, por lo tanto no precisa de un sistema especial de alineamiento [3].

• El alineamiento del detector de pistas de silicio (Figura 4) se lleva a cabo mediante haces de luz. El alineamiento se realiza en dos sentidos: a) entre los discos que componen los

endcaps, mediante los rayos 2 y 3 (Figura 4 y Tabla 1), b) entre las cuatro estructuras que

componen el tracker con el rayo 4 (Figura 4 y Tabla 1). Para ello, se usarán los mismos detectores de silicio empleados en la detección de las trazas de las partículas. El procedimiento consiste en emplear un conjunto de aproximadamente 105 detectores del

tracker localizados en posiciones cuidadosamente elegidas, de forma que con la

información que aporten se pueda realizar una extrapolación a todo el tracker para conocer las posiciones de cada estructura. El barrel, tanto interno como externo, será monitorizado radialmente hacia dentro iluminando esos detectores de silicio con láser. Por el mismo método los endcaps serán monitorizados iluminando sobre detectores que previamente se han colocado en los discos según líneas radiales [4]. Este alineamiento por haces láser será mejorado mediante un alineamiento adicional por reconstrucción de trazas.

• Una vez que se ha alineado internamente el tracker, este puede tratarse como un cuerpo rígido. De hecho, este alineamiento interno, lo es en el sentido de que carece de referencias respecto al exterior del tracker. Es por ello que el siguiente paso es alinearlo, como un todo, con respecto al sistema de cámaras de muones, empleando para ello un sistema que se conoce como alineamiento Link. El rayo 1 (Tabla 1), que está constituido por doce haces láser, forma parte de ese sistema (Figura 4) junto con un complejo de dispositivos ópticos y mecánicos, como periscopios, tubos, etc. Para obtener la coordenada φ se usará un sistema de tiltmeters que medirán, con una precisión de unos 20- 30 μrad, la orientación del tracker.

En el alineamiento del detector de pistas de silicio se utilizará un láser de Nd:YAG que operará en el infrarrojo a 1064 nm de longitud de onda. Los haces láser atravesarán los módulos de silicio siguiendo trayectorias rectas que pueden servir para monitorizar deformaciones y desplazamientos, desde sus posiciones iniciales, de las estructuras de soporte del tracker. El silicio es semitransparente al infrarrojo y, así, cuando esta radiación atraviese un módulo de silicio (estos tienen una capa antirreflectante que evita pérdidas de radiación por reflexión), una parte será absorbida por estos, induciendo una señal, mientras que la otra será transmitida, atravesando así una cierta cantidad de módulos. Los desplazamientos entre módulos se detectan en éstos como variaciones de la posición de la mancha del haz láser con respecto a una posición inicial. Además, los cambios de dirección de los haces pueden ser separados de los movimientos de los módulos (cuando esos módulos no se mueven colectivamente) [5] mediante la correlación de los centroides de las manchas en los distintos módulos (Figura 5). Los haces láser se disponen para formar una red de líneas rectas que controlan el alineamiento. Los rayos 2 y 3 (Figura 4) se utilizan para alinear entre sí los discos de los endcaps. Mientras que el rayo 4 se utiliza para alinear ambos endcaps entre sí y estos, a su vez, con ambos barrels. En este caso la incidencia del rayo 4 sobre los módulos de los

endcaps es perpendicular; pero para utilizar los módulos de los barrels, son necesarios

divisores de haz que extraigan a ambos lados, y perpendicularmente al rayo principal, una serie de rayos que ya sí inciden perpendicularmente sobre los módulos de los barrels, según se aprecia en la Figura 4. De esta forma quedan definidas y alineadas las posiciones de cada parte del tracker.

Figura 4. Alineamiento del detector de pistas de silicio del tracker mediante rayos de láser.

Figura 5. Esquema donde se detalla la correlación que aparece entre las manchas detectadas en varios módulos de pistas de silicio cuando el haz láser cambia de dirección.

Nº de Rayo Nº de haces Nº de módulos que atraviesa cada haz

Nº de chips APV por mancha Nº Total de APV´s 1 2 x 6 5 4 240 2 2 x 8 10 2 320 3 2 x 8 9 2 288 4 8 22 2 352 Total 56 -- -- 1200

Tabla 1. Parámetros para cada uno de los rayos del sistema de alineamiento óptico del tracker. Cada rayo tiene una cierta cantidad de haces láser, cada haz atraviesa un número de módulos de silicio y para cada módulo se activan una cierta cantidad de chips.

Las precisiones requeridas en el alineamiento de los discos de los endcaps son de ≤ 100 μm para posiciones relativas entre los módulos de silicio (identificación de trazas) y de ≤ 10 μm para la monitorización de la estabilidad en los módulos (reconstrucción de los parámetros de las trazas). Las precisiones en el alineamiento relativo entre barrel y endcaps es de ≤ 100 μm para posición y ≤ 30 μrad para orientaciones.