Test beam demonstration of silicon microstrip modules with transverse momentum discrimination for the future CMS tracking detector

W. Adam, T. Bergauer, E. Brondolin, M. Dragicevic, M. Friedl, R. Frühwirth, M. Hoch, J. Hrubec, A. König, H. Steininger, W. Treberspurg, W. Waltenberger, S. Alderweireldt, W. Beaumont, X. Janssen, J. Lauwers, P. Van Mechelen, N. Van Remortel, A. Van Spilbeeck, D. BeghinH. Brun, B. Clerbaux, G. De Lentdecker, H. Delannoy, G. Fasanella, L. Favart, R. Goldouzian, A. Grebenyuk, G. Karapostoli, T. Lenzi, A. Léonard, J. Luetic, T. Maerschalk, A. Marinov, N. Postiau, A. Randle-Conde, T. Seva, P. Vanlaer, D. Vannerom, R. Yonamine, Q. Wang, Y. Yang, F. Zenoni, F. Zhang, S. Abu Zeid, F. Blekman, I. De Bruyn, J. De Clercq, J. D'Hondt, K. Deroover, S. Lowette, S. Moortgat, L. Moreels, Q. Python, K. Skovpen, P. Van Mulders, I. Van Parijs, H. Bakhshiansohi, O. Bondu, S. Brochet, G. Bruno, A. Caudron, C. Delaere, M. Delcourt, S. De Visscher, B. Francois, A. Giammanco, A. Jafari, J. Cabrera Jamoulle, J. De Favereau De Jeneret, M. Komm, G. Krintiras, V. Lemaitre, A. Magitteri, A. Mertens, D. Michotte, M. Musich, K. Piotrzkowski, L. Quertenmont, N. Szilasi, M. Vidal Marono, S. Wertz, N. Beliy, T. Caebergs, E. Daubie, G. H. Hammad, J. Härkönen, T. Lampén, P. Luukka, T. Peltola, E. Tuominen, E. Tuovinen, P. Eerola, G. Baulieu, G. Boudoul, L. Caponetto, C. Combaret, D. Contardo, T. Dupasquier, G. Gallbit, N. Lumb, L. Mirabito, S. Perries, M. Vander Donckt, S. Viret, J. L. Agram, J. Andrea, D. Bloch, C. Bonnin, J. M. Brom, E. Chabert, N. Chanon, L. Charles, E. Conte, J. Ch Fontaine, L. Gross, J. Hosselet, M. Jansova, D. Tromson, C. Autermann, L. Feld, W. Karpinski, K. M. Kiesel, K. Klein, M. Lipinski, A. Ostapchuk, G. Pierschel, M. Preuten, M. Rauch, S. Schael, C. Schomakers, J. Schulz, G. Schwering, M. Wlochal, V. Zhukov, C. Pistone, G. Fluegge, A. Kuensken, O. Pooth, A. Stahl, M. Aldaya, C. Asawatangtrakuldee, K. Beernaert, D. Bertsche, C. Contreras-Campana, G. Eckerlin, D. Eckstein, T. Eichhorn, E. Gallo, J. Garay Garcia, K. Hansen, M. Haranko, A. Harb*, J. Hauk, J. Keaveney, A. Kalogeropoulos, C. Kleinwort, W. Lohmann, R. Mankel, H. Maser, G. Mittag, C. Muhl, A. Mussgiller, D. Pitzl, O. Reichelt, M. Savitskyi, P. Schuetze, R. Walsh, A. Zuber, H. Biskop, P. Buhmann, M. Centis-Vignali, E. Garutti, J. Haller, M. Hoffmann, R. Klanner, M. Matysek, A. Perieanu, Ch Scharf, P. Schleper, A. Schmidt, J. Schwandt, J. Sonneveld, G. Steinbrück, B. Vormwald, J. Wellhausen, M. Abbas, C. Amstutz, T. Barvich, Ch Barth, F. Boegelspacher, W. De Boer, E. Butz, M. Casele, F. Colombo, A. Dierlamm, B. Freund, F. Hartmann, S. Heindl, U. Husemann, A. Kornmeyer, S. Kudella, Th Muller, M. Printz, H. J. Simonis, P. Steck, M. Weber, Th Weiler, G. Anagnostou, P. Asenov, P. Assiouras, G. Daskalakis, A. Kyriakis, D. Loukas, L. Paspalaki, F. Siklér, V. Veszprémi, A. Bhardwaj, R. Dalal, G. Jain, K. Ranjan, S. Dutta, S. Roy Chowdhury, H. Bakhshiansohl, H. Behnamian, M. Khakzad, M. Naseri, P. Cariola, D. Creanza, M. De Palma, G. De Robertis, L. Fiore, M. Franco, F. Loddo, G. Sala, L. Silvestris, G. Maggi, S. My, G. Selvaggi, S. Albergo, S. Costa, A. Di Mattia, F. Giordano, R. Potenza, M. A. Saizu, A. Tricomi, C. Tuve, G. Barbagli, M. Brianzi, R. Ciaranfi, V. Ciulli, C. Civinini, R. D'Alessandro, E. Focardi, G. Latino, P. Lenzi, M. Meschini, S. Paoletti, L. Russo, E. Scarlini, G. Sguazzoni, D. Strom, L. Viliani, F. Ferro, M. Lo Vetere, E. Robutti, M. E. Dinardo, S. Fiorendi, S. Gennai, S. Malvezzi, R. A. Manzoni, D. Menasce, L. Moroni, D. Pedrini, P. Azzi, N. Bacchetta, D. Bisello, M. Dall'Osso, N. Pozzobon, M. Tosi, F. De Canio, L. Gaioni, M. Manghisoni, B. Nodari, E. Riceputi, V. Re, G. Traversi, D. Comotti, L. Ratti, L. Alunni Solestizi, M. Biasini, G. M. Bilei, C. Cecchi, B. Checcucci, D. Ciangottini, L. Fanò, C. Gentsos, M. Ionica, R. Leonardi, E. Manoni, G. Mantovani, S. Marconi, V. Mariani, M. Menichelli, A. Modak, A. Morozzi, F. Moscatelli, D. Passeri, P. Placidi, V. Postolache, A. Rossi, A. Saha, A. Santocchia, L. Storchi, D. Spiga, K. Androsov, P. Azzurri, S. Arezzini, G. Bagliesi, A. Basti, T. Boccali, L. Borrello, F. Bosi, R. Castaldi, A. Ciampa, M. A. Ciocci, R. Dell'Orso, S. Donato, G. Fedi, A. Giassi, M. T. Grippo, F. Ligabue, T. Lomtadze, G. Magazzu, L. Martini, E. Mazzoni, A. Messineo, A. Moggi, F. Morsani, F. Palla, F. Palmonari, F. Raffaelli, A. Rizzi, A. Savoy-Navarro, P. Spagnolo, R. Tenchini, G. Tonelli, A. Venturi, P. G. Verdini, R. Bellan, M. Costa, R. Covarelli, M. Da Rocha Rolo, N. Demaria, A. Rivetti, G. Dellacasa, G. Mazza, E. Migliore, E. Monteil, L. Pacher, F. Ravera, A. Solano, M. Fernandez, G. Gomez, R. Jaramillo Echeverria, D. Moya, F. J.Gonzalez Sanchez, I. Vila, A. L. Virto, D. Abbaneo, I. Ahmed, E. Albert, G. Auzinger, G. Berruti, G. Bianchi, G. Blanchot, J. Bonnaud, A. Caratelli, D. Ceresa, J. Christiansen, K. Cichy, J. Daguin, A. D'Auria, S. Detraz, D. Deyrail, O. Dondelewski, F. Faccio, N. Frank, T. Gadek, K. Gill, A. Honma, G. Hugo, L. M.Jara Casas, J. Kaplon, A. Kornmayer, L. Kottelat, M. Kovacs, M. Krammer, P. Lenoir, M. Mannelli, A. Marchioro, S. Marconi, S. Mersi, S. Martina, S. Michelis, M. Moll, A. Onnela, S. Orfanelli, S. Pavis, A. Peisert, J. F. Pernot, P. Petagna, G. Petrucciani, H. Postema, P. Rose, P. Tropea, J. Troska, A. Tsirou, F. Vasey, P. Vichoudis, B. Verlaat, L. Zwalinski, F. Bachmair, R. Becker, D. Di Calafiori, B. Casal, P. Berger, L. Djambazov, M. Donega, C. Grab, D. Hits, J. Hoss, G. Kasieczka, W. Lustermann, B. Mangano, M. Marionneau, P. Martinez Ruiz Del Arbol, M. Masciovecchio, M. Meinhard, L. Perozzi, U. Roeser, A. Starodumov, V. Tavolaro, R. Wallny, D. Zhu, C. Amsler, K. Bösiger, L. Caminada, F. Canelli, V. Chiochia, A. De Cosa, C. Galloni, T. Hreus, B. Kilminster, C. Lange, R. Maier, J. Ngadiuba, D. Pinna, P. Robmann, S. Taroni, Y. Yang, W. Bertl, K. Deiters, W. Erdmann, R. Horisberger, H. C. Kaestli, D. Kotlinski, U. Langenegger, B. Meier, T. Rohe, S. Streuli, P. H. Chen, C. Dietz, U. Grundler, W. S. Hou, R. S. Lu, M. Moya, D. Cussans, H. Flacher, J. Goldstein, M. Grimes, J. Jacob, S. Seif El Nasr-Storey, J. Cole, C. Hoad, P. Hobson, A. Morton, I. D. Reid, G. Auzinger, R. Bainbridge, P. Dauncey, J. Fulcher, G. Hall, T. James, A. M. Magnan, M. Pesaresi, D. M. Raymond, K. Uchida, D. Braga, J. A. Coughlan, K. Harder, L. Jones, J. Ilic, P. Murray, M. Prydderch, I. R. Tomalin, A. Garabedian, U. Heintz, M. Narain, J. Nelson, S. Sagir, T. Speer, J. Swanson, D. Tersegno, J. Watson-Daniels, M. Chertok, J. Conway, R. Conway, C. Flores, R. Lander, D. Pellett, F. Ricci-Tam, M. Squires, J. Thomson, R. Yohay, K. Burt, J. Ellison, G. Hanson, M. Olmedo, W. Si, B. R. Yates, R. Gerosa, V. Sharma, A. Vartak, A. Yagil, G. Zevi Della Porta, V. Dutta, L. Gouskos, J. Incandela, S. Kyre, S. Mullin, H. Qu, D. White, A. Dominguez, R. Bartek, J. P. Cumalat, W. T. Ford, F. Jensen, A. Johnson, M. Krohn, S. Leontsinis, T. Mulholland, K. Stenson, S. R. Wagner, A. Apresyan, G. Bolla, K. Burkett, J. N. Butler, H. W.K. Cheung, J. Chramowicz, D. Christian, W. E. Cooper, G. Deptuch, G. Derylo, C. Gingu, S. Grünendahl, S. Hasegawa, J. Hoff, J. Howell, M. Hrycyk, S. Jindariani, M. Johnson, F. Kahlid, C. M. Lei, R. Lipton, R. Lopes De Sá, T. Liu, S. Los, M. Matulik, P. Merkel, S. Nahn, A. Prosser, R. Rivera, B. Schneider, G. Sellberg, A. Shenai, L. Spiegel, N. Tran, L. Uplegger, E. Voirin, D. R. Berry, X. Chen, L. Ennesser, A. Evdokimov, O. Evdokimov, C. E. Gerber, D. J. Hofman, S. Makauda, C. Mills, I. D.Sandoval Gonzalez, J. Alimena, L. J. Antonelli, B. Francis, A. Hart, C. S. Hill, N. Parashar, J. Stupak, D. Bortoletto, M. Bubna, N. Hinton, M. Jones, D. H. Miller, X. Shi, P. Tan, P. Baringer, A. Bean, S. Khalil, A. Kropivnitskaya, D. Majumder, G. Wilson, A. Ivanov, R. Mendis, T. Mitchell, N. Skhirtladze, R. Taylor, I. Anderson, D. Fehling, A. Gritsan, P. Maksimovic, C. Martin, K. Nash, M. Osherson, M. Swartz, M. Xiao, J. G. Acosta, L. M. Cremaldi, S. Oliveros, L. Perera, D. Summers, K. Bloom, D. R. Claes, C. Fangmeier, R. Gonzalez Suarez, J. Monroy, J. Siado, K. Hahn, S. Sevova, K. Sung, M. Trovato, E. Bartz, Y. Gershtein, E. Halkiadakis, S. Kyriacou, A. Lath, K. Nash, M. Osherson, S. Schnetzer, R. Stone, M. Walker, S. Malik, S. Norberg, J. E.Ramirez Vargas, M. Alyari, J. Dolen, A. Godshalk, C. Harrington, I. Iashvili, A. Kharchilava, D. Nguyen, A. Parker, S. Rappoccio, B. Roozbahani, J. Alexander, J. Chaves, J. Chu, S. Dittmer, K. McDermott, N. Mirman, A. Rinkevicius, A. Ryd, E. Salvati, L. Skinnari, L. Soffi, Z. Tao, J. Thom, J. Tucker, M. Zientek, B. Akgün, K. M. Ecklund, M. Kilpatrick, T. Nussbaum, J. Zabel, B. Betchart, R. Covarelli, R. Demina, O. Hindrichs, G. Petrillo, R. Eusebi, R. Patel, A. Perloff, K. A. Ulmer, A. G. Delannoy, P. D'Angelo, W. Johns

*Corresponding author for this work

Research output: Contribution to journalArticle

2 Scopus citations

Abstract

A new CMS Tracker is under development for operation at the High Luminosity LHC from 2026 onwards. It includes an outer tracker based on dedicated modules that will reconstruct short track segments, called stubs, using spatially coincident clusters in two closely spaced silicon sensor layers. These modules allow the rejection of low transverse momentum track hits and reduce the data volume before transmission to the first level trigger. The inclusion of tracking information in the trigger decision is essential to limit the first level trigger accept rate. A customized front-end readout chip, the CMS Binary Chip (CBC), containing stub finding logic has been designed for this purpose. A prototype module, equipped with the CBC chip, has been constructed and operated for the first time in a 4 GeV/c positron beam at DESY. The behaviour of the stub finding was studied for different angles of beam incidence on a module, which allows an estimate of the sensitivity to transverse momentum within the future CMS detector. A sharp transverse momentum threshold around 2 GeV/c was demonstrated, which meets the requirement to reject a large fraction of low momentum tracks present in the LHC environment on-detector. This is the first realistic demonstration of a silicon tracking module that is able to select data, based on the particle's transverse momentum, for use in a first level trigger at the LHC . The results from this test are described here.

Original languageEnglish (US)
Article numberP03003
JournalJournal of Instrumentation
Volume13
Issue number3
DOIs
StatePublished - Mar 6 2018

Keywords

  • Front-end electronics for detector readout
  • Particle tracking detectors
  • Trigger concepts and systems (hardware and software)
  • Trigger detectors

ASJC Scopus subject areas

  • Mathematical Physics
  • Instrumentation

Fingerprint Dive into the research topics of 'Test beam demonstration of silicon microstrip modules with transverse momentum discrimination for the future CMS tracking detector'. Together they form a unique fingerprint.

  • Cite this

    Adam, W., Bergauer, T., Brondolin, E., Dragicevic, M., Friedl, M., Frühwirth, R., Hoch, M., Hrubec, J., König, A., Steininger, H., Treberspurg, W., Waltenberger, W., Alderweireldt, S., Beaumont, W., Janssen, X., Lauwers, J., Mechelen, P. V., Remortel, N. V., Spilbeeck, A. V., ... Johns, W. (2018). Test beam demonstration of silicon microstrip modules with transverse momentum discrimination for the future CMS tracking detector. Journal of Instrumentation, 13(3), [P03003]. https://doi.org/10.1088/1748-0221/13/03/P03003