High-density Signal Feedthroughs for Liquid Argon Calorimeters

feedthroughs
Signal feedthrough of the ATLAS detector.

ATLAS (A Toroidal LCH ApparatuS - www.atlas.cern) is one of the detectors at the CERN Large Hadron Collider (LHC), developed to study the interactions of proton or heavy-ion head-on collisions. In the central parts of this detector are located the liquid argon calorimeters (one barrel and two end-cap) housed in three independent cryostats, which have been operating during the last 20 years.

For the next generation of noble liquid calorimeters, a higher granularity is suitable, increasing considerably the number of read-out channels. Due to this, the cryogenic signal feedthroughs ensuring the signal transfer from the liquid argon in the calorimeter to the warm electronics outside the cryostat need to be redesigned.

At the Cryolab, a project is ongoing to design and develop signal feedthroughs able to transfer ~ 20 000 signal cables (10 times more cables than the existing feedthroughs of the ATLAS calorimeters) as part of the Program on Technologies for Future Experiments in collaboration with the Experimental Physics (EP) Department (https://ep-rnd.web.cern.ch/).

 

Le détecteur ATLAS du LHC, a été construit pour l’étude des interactions des protons et d’ions lourds. Ce détecteur contient plusieurs calorimètres à argon liquide, localisés dans les parties centrales du détecteur, ils sont en opération depuis plus de 20 ans.

Pour les calorimètres des futurs détecteurs, il est souhaité d’augmenter la granularité, demandant un plus grand nombre de signaux électriques assurant le transfert d’information depuis l’argon liquide, à l’intérieur du calorimètre, jusqu’aux cartes électroniques, à l’extérieur du cryostat. Cela demande le développement de nouvelles traversées pour les fils électriques (signal feedthroughs en anglais) permettant une densité beaucoup plus importante de fils.

Au Cryolab, un projet se focalisant sur La conception et le développement des traversées étanches de fils électriques incluant des composants imprimés 3D et en fibre de verre est en cours. Il doit permettre   de transmettre 20 000 signaux (soit 10 fois plus que les traversées étanches présentes sur le calorimètre Atlas). Ce projet fait partie d’un programme stratégique de R&D sur les technologies pour de futures expériences lancé le département PE du CERN (https://ep-rnd.web.cern.ch/)