El sistema de alineamiento del barrel de muones

El sistema de alineamiento del barrel se fundamenta en conocer por monitorización las posiciones relativas entre las cámaras de muones que se localizan en el barrel (monitorización interna) con una precisión de 100 μm, así como conocer la posición del

barrel como un todo con respecto a los endcaps y al tracker. Los elementos de detección del

sistema de alineamiento interno del barrel están contenidos en estructuras rígidas, conocidas como MABs (Module for Alignment of Barrel), que se insertan radialmente entre las ruedas del barrel (plano rz), y ello para los seis planos activos y los seis pasivos de alineamiento, como se aprecia en la Figura 6. Los seis planos activos se van alternando con otros seis planos pasivos a lo largo de la coordenada φ. De esta forma se tienen seis MABs a lo largo del eje z para cada pareja de seis planos rφ (entre activos y pasivos) de alineamiento, por lo que el sistema de alineamiento del barrel consta de 6 x 6 = 36 MABs, 24 en planos activos y 12 en planos pasivos (Figuras 6 y 7). Los MABs son estructuras mecánicas rígidas construidas con tubos de fibra de carbono y placas donde van dispuestos los elementos de detección. Los MABs van adosados a los hierros de retorno del barrel en tres puntos, lo que permite su movimiento sin deformación. Los MABs de los planos activos y pasivos contiguos se conectan entre sí mediante unas estructuras diagonales de hierros, quedando, asimismo, ambos planos conectados mediante sistemas ópticos. Existen dos variedades de geometría para los MABs, y ello es debido a la falta de simetría en φ para CMS.

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Figuras 6 y 7. Localización y disposición de los sistemas de alineamiento MABs en el barrel de las cámaras de muones. En esta figura se toma que cada uno de los 6 planos activos y pasivos considerados en este trabajo están divididos en dos partes, por ello se consideran 12 para cada uno de ellos. A la derecha, detalle sobre cómo van insertos entre las cámaras.

Así, el sistema de alineamiento interno del barrel se basa en la monitorización de las posiciones de las cámaras de muones que lo constituyen con respecto al sistema de 36 MABs. El rango de los movimientos que serán monitorizados y, por lo tanto, el rango de medida de cada uno de los elementos de alineamiento, dependerá de la respuesta mecánica del sistema, principalmente, al ser encendido el campo magnético. Durante el ensamblado del sistema, se realizará un análisis de fotogrametría que suministrará un conocimiento preciso de las posiciones tanto de las cámaras de muones como de los MABs, y que será el punto de partida de todo el proceso de alineamiento, ya que ahí se fijan las condiciones iniciales de cada parte del sistema. Además, una serie de pruebas magnéticas a realizar durante el período de instalación aportarán información sobre los offsets de posición en el detector. Con ello se conocerán los rangos que se necesitan para cada uno de los dispositivos de alineamiento optimizando, con ello, los rangos operativos de esos dispositivos [6].

Cada cámara de muones estará equipada con una fuente de luz (LEB) a cada uno de sus lados, de manera que esas fuentes de luz están montadas sobre estructuras rígidamente adosadas a las cámaras sobre los raíles de unas estructuras de honeycomb (panal). Por otro lado, cada uno de los 36 MABs contendrá 8 cámaras de caja (camera box) las cuales observarán las fuentes de luz montadas sobre las cámaras de muones (Figura 8). Adicionalmente, cada MAB contendrá 4 fuentes de luz (sobre los planos activos) y 4 cámaras de caja (sobre los planos pasivos) que aportarán las conexiones ópticas entre ambos planos. Además, los 24 MABs de los planos activos están también equipados con cámaras que miden la posición z mediante observación de las barras de fibra de carbono (barras-z) instaladas en el tanque de vacío del imán de CMS. Finalmente, existen 12 MABs en planos activos (los de cada extremo del barrel) que se conectarán al tracker mediante el sistema Link. En la Figura 9 se muestra una visión longitudinal de las líneas de alineamiento tanto para el sistema del

barrel como para el sistema Link.

Para la medida de la posición de los hilos anódicos en las cámaras (que es el objetivo físico principal) no se puede realizar una monitorización directa. Y es por ello que las fuentes

Figuras 8. Esquema de las estructuras con fuentes de luz que van adosadas a las cámaras de muones del barrel y que quedan monitorizadas mediante cámaras (camera box).

de luz de las cámaras son monitorizadas. Por ello, es fundamental conocer la posición de estos hilos respecto a las fuentes de luz. Ello se realiza midiendo las posiciones de los hilos con respecto a marcas fiduciales de referencia que se fijan en las cámaras durante el proceso de construcción de éstas y mediante un conocimiento del comportamiento de las cámaras frente a la temperatura. La relación entre las marcas fiduciales y las fuentes de luz se lleva a cabo mediante la precalibración de cada cámara.

Las posiciones r y φ son evaluadas por las cámaras (camera box) midiendo las posiciones de las fuentes de luz correspondientes. La posición z es medida mediante triangulación con las medidas de las posiciones relativas de dos fuentes de luz montadas en la misma estructura y a 20 mm una de otra.

Figuras 9. Esquema longitudinal mostrando las líneas de alineamiento para el sistema de cámaras de muones del barrel y el sistema Link [7].