<html><head>

</head><body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">Hi Andrei:<br>
<br>
Yes, indeed, the cosmics are extremely important in understanding the 
behaviour of the SiPMs, to balance the gains, and in to compare their 
signals versus LED system.<br>
<br>
The mirroring of the U and D boards was discussed by Fernando.&nbsp; My take 
from that is that it is doable with some logistical impact but would not
 require any major modifications.&nbsp; Changing to layer-wise biasing could 
have (significant) labour and time impact and would pose a major 
challenge in space (to accommodate extra cables if load balancing cannot
 be achieved).&nbsp; Hearing Eugene give us the overview of lab activities 
and budgets, there is little to no appetite in getting extra money, and 
certainly the justification would have to be quite compelling, requiring
 more labour (just like the extra ring effort).<br>
<br>
In order to clarify things, we should distinguish between cosmics bench 
tests and cosmics tests when the BCAL is in the solenoid.<br>
For the former, although the current system may lead to more cosmics 
runs, there is nothing pressing on the schedule for these, assuming that
 we come to a consensus that there are no outstanding questions that 
require input from cosmics tests.&nbsp; The only pressure is for the LED 
system, to get first article approval.&nbsp; For bench tests, we can also set
 up suitable trigger counters if need be.&nbsp; <br>
<br>
The barrel tests will be different in the sense that we will have 
definition of tracks from opposite sides of the calorimeter, in the 
initial stages, before the CDC is inserted.&nbsp; And after the CDC is 
inserted, we will continue taking cosmics with both detectors working 
together; the CDC can give us precise tracks and we can verify particle 
patterns.&nbsp; These with the solenoid turned off.&nbsp; Once the solenoid is on,
 we can take cosmics to see curvatures, but we can also take them 
periodically when the solenoid is off for maintenance.&nbsp; Always, we would
 compare with MC.<br>
<br>
As for proton showers, their numbers are lower and we can study their 
signature. Since the inner layers will be on top (bench test) muons will
 punch through them and cells below (including any segmented counters we
 have under the mini BCAL, eg 4 counters, one under each column of 
SiPMs), whereas any shower near the upper/inner layer should give a 
recognizable pattern in the layers below it.&nbsp; If the shower starts on 
the aluminum plate above, this should also be recognizable.&nbsp; These are 
hand-waving arguments, that can be tied down via MC.<br>
<br>
I agree many bias combinations are needed and we should plan these as 
efficiently as possible.&nbsp; Runs should be priorized based on what input 
we believe is required quickly to answer or verify any outstanding 
questions.<br>
<br>
I look forward to more discussions at coffee on Friday.<br>
<br>
Cheers and thanks for all comments and ideas, Zisis...<br>
<br>
<blockquote cite="mid:55927.142.3.164.95.1337733571.squirrel@webmail.jlab.org" type="cite">
  <div class="__pbConvHr"><div>         <div><img src="cid:part1.01030203.09090009@uregina.ca" height="25px" width="25px"></div>   <div>
           <a href="mailto:semenov@jlab.org">semenov@jlab.org</a></div>   <div>   
  <font color="#9FA2A5">22 May, 2012 6:39
 PM</font></div></div></div>
  <div __pbrmquotes="true" class="__pbConvBody"><div><br>Zisis:<br><br>The
 cosmics tests are pretty good opportunity to balance the gains of<br>SiPMs
 (because of well-predicted and almost uniform energy depositions<br>from
 muons); but for these runs we need to provide the following<br>conditions:<br>1.
 It should be 1 active SiPM per readout cell,<br>2. we want to be sure 
that the cell to the left and to the right of the<br>cell of interest 
have no energy depositions =&gt; we want whole raw active,<br>3. We want
 to have many of these rows preferably distributed over whole<br>thickness
 of the BCAL to made a track.<br><br>All this is achievable with 4 runs 
with level-wise distribution of biases<br>(viz., U1-D1, U2-D2, U3-D3, 
U4-D4).<br><br>If we go for the present bias distribution scheme (with 
mirrored<br>distribution on the opposite side), we will need more runs:<br>U1-D1,
 U2-D2, U3-D3, U4-D4 to figure out the gains in the outer part of<br>the
 calorimeter, and U1-U2-D1-D2 and U3-U4-D3-D4 for inner layers (so, 50%<br>more
 time on cosmics that might be non-negligible).<br><br>But this is not 
the biggest problem. With U1-D1, U2-D2, U3-D3, U4-D4 runs<br>to 
calibrate 3rd and 4th readout layers, we will have no good "tracking"<br>of
 muon in the first 2 readout layers (only half of each inner layer will<br>be
 active) =&gt; we can not guarantee that we will work with muons but not<br>with
 protons producing the showers...<br><br>Elton: Discussing gain in the 
timing channels, I can not understand these<br>arguments in favor of 
working with saturated pulses. First of all, the<br>saturation is bad 
because your amplifiers are overloaded =&gt; extra heat<br>problems, 
failure problems etc. Secondly, the saturated pulses have <br>distorted 
shape and (that is more important) this shape is unstable (for<br>example,
 the subject of the local load - viz., frequency and type and<br>energy 
and trajectory of the particles that came before and after the<br>particle
 of interest). Also I'm not sure how stable will be delay between<br>the
 input pulse and output pulse for overloaded amplifier. All this means<br>that
 we probably should forget about reliable and precise timing for the<br>biggest-energy-deposited
 particles in BCAL if we go for saturated pulses.<br>(Even time-walk 
correction will be a nightmare.)<br>And finally, I would like to see the
 faces of people who will read the<br>chapters in our papers where we 
will declare that we intentionally set our<br>detectors to work with 
saturated pulses when we had perfect opportunity to<br>work with normal 
pulses from non-overloaded amplifiers. I don't think that<br>any 
"flexibility" arguments will help us then...<br><br>Andrei<br><br><br></div></div>
  <div class="__pbConvHr"><div>         <div><img src="cid:part1.01030203.09090009@uregina.ca" height="25px" width="25px"></div>   <div>
           <a href="mailto:elton@jlab.org">Elton Smith</a></div>   <div>   
  <font color="#9FA2A5">22 May, 2012 3:43
 PM</font></div></div></div>
  <div __pbrmquotes="true" class="__pbConvBody">
  
    
  
    Hi Andrei,<br>
    <br>
    In order to keep of record of these discussions as well as make sure
    no one is excluded from the conversation, I am copying this message
    to the halld-cal listserver.<br>
    <br>
    I believe Zisis has answered the issue of bias distribution. It
    seems you are proposing to do what we intended all along for the
    production.<br>
    <br>
    As far as TDCs, there is no problem in using saturated pulses into
    the discriminator. (Of course the pulse to the fADC should not
    saturate). These pulses effectively give you smaller rise times. The
    timing resolution from leading edge discriminators is proportional
    to the (pulse height/threshold), so the higher gain allows setting
    the threshold to a higher value for the same time resolution. That
    gives more flexibility.<br>
    <br>
    Thanks, Elton.<br>
    <div>Elton Smith<br>Jefferson Lab MS 12H5<br>12000 Jefferson Ave<br>Suite
 #16<br>Newport News, VA 23606<br>(757) 269-7625<br>(757) 269-6331 fax </div>
    <br>    
  </div>
  <div class="__pbConvHr"><div>         <div><img src="cid:part1.01030203.09090009@uregina.ca" height="25px" width="25px"></div>   <div>
           <a href="mailto:semenov@jlab.org">semenov@jlab.org</a></div>   <div>   
  <font color="#9FA2A5">22 May, 2012 1:12
 PM</font></div></div></div>
  <div __pbrmquotes="true" class="__pbConvBody"><div>Elton and Fernando:<br><br>I
 do not agree with Elton's plan, and I did try to explain my ideas in 
the<br>last slide of my yesterday's talk (but it looks like nobody was 
willing to<br>spend 5 more minutes to discuss very serious issues :)<br><br>OK,
 one more time.<br><br>The last paragraph in my talk was: "Gains in the 
timing channels should be<br>big enough to provide enough efficiency on 
the low edge of the dynamic<br>range with minimal stable thresholds of 
discriminators, and should be<br>small enough to not saturate the signal
 shape and not to burn<br>discriminators on the high edge of the dynamic
 range. The test of the<br>chosen final timing settings on cosmics is 
required."<br><br>To be specific, I propose to set the threshold of 50 
mV as a conservative<br>estimation of "minimal stable thresholds of 
discriminators"; with this<br>threshold, the gain in timing channel 
should be the same as in FADC<br>channel to cover the low edge of our 
dynamic range. Because we want not<br>just triggering of discriminator 
(that is OK if the threshold is just<br>below of the peak amplitude) but
 good timing (that requires the threshold<br>to be at least in the 
middle of the pulse front), I recommend the gain in<br>the timing 
channel 2 times bigger than the one in the FADC channel. Taking<br>into 
account 2-Volt dynamic range of FADC, we will have 2x2V = 4V pulses<br>for
 the events in the high edge of the dynamic range, that is not very<br>small
 but (probably) manageable amplitude for the discriminator.<br><br>If we
 go with Elton's plan, for the events in the high end of dynamic<br>range,
 we will have pulses of 5x2V = 10V amplitude in the input of<br>discriminator
 (sometimes even more), and I don't think this is a good idea<br>unless 
we intend to burn our discriminators.<br><br>I do understand the origin 
of the desire to put bigger signals to the<br>timing channels: indeed 
for PMT operation, the bigger portion of charge<br>from PMT anoge to the
 timing channel means more stable pulse front (just<br>because of 
statistics) =&gt; better timing. Unfortunately, these<br>considerations 
don't work for our case: we discussing the amplification of<br>already 
existing pulse, and bigger gain just means bigger amplified<br>unstable 
pulse (viz., the same shape, just bigger amplitude). No win here,<br>just
 disadvantages (if we remember about pulse distortion because of<br>saturation
 effects).<br><br>Now about the bias distribution: Fernando, I'm 
terribly sorry but your<br>statement on the meeting about the bias 
distribution was incorrect. If you<br>have a look on pages 1 and 2 of 
your document "BCAL Readout Tests -<br>Milestone" (GlueX-doc-1951), you 
will see that the bias distribution for<br>upstream and downstream 
boards in Hall B test were exactly the same =&gt;<br>with U1,D1 bias 
(for example), the most inner biased cells look on<br>different cells of
 BCAL (because of the mirror flip). Moreover (just to be<br>sure that 
this is not some error in the paper but the real thing we had in<br>the 
tests), see the event display (in the attachment) for the run 587<br>(U1,D1).
 In the first (inner) layer, the biased upstream and downstream<br>readout
 cells look on different areas of BCAL. If we will use U1,D2 biases<br>(that
 we did not in the test), the inner layers will be OK, but the rest<br>of
 the module will not be seen from both sides again.<br><br>Again: I do 
propose change the biasing distribution to the layer-wise.<br>If we will
 make 2 types of boards (viz., upstream boards with a mirror<br>bias 
distribution in respect to the downstream boards), it will be better<br>than
 our present situation, but there are 2 disadvantages here:<br>1. We 
will need to develop 2 types of boards;<br>2. In the cosmics tests, it's
 very useful to have whole layer powered (to<br>select muon passage) but
 not just a half of the layer.<br><br>Hope, you will agree with my 
arguments.<br><br>Andrei<br><br><br><br></div></div>
  <div class="__pbConvHr"><div>         <div><img src="cid:part1.01030203.09090009@uregina.ca" height="25px" width="25px"></div>   <div>
           <a href="mailto:elton@jlab.org">Elton Smith</a></div>   <div>   
  <font color="#9FA2A5">21 May, 2012 7:06
 PM</font></div></div></div>
  <div __pbrmquotes="true" class="__pbConvBody">Hi all,
<br>
<br>We need to provide Fernando with input to the next (final) iteration
 on 
the electronic boards, so these can be prototyped and tested in 
preparation for production. The following changes are planned for the 
next set of boards:
<br>1. TDC gain (relative to fADC). Presently the boards have been 
adjusted 
with a x5 gain (down from x10 for the original boards)
<br>2. Operating point for the SiPMs (i.e. nominal overvoltage).
<br>3. Electronic amplification of the fADC (depends on the operating 
voltage).
<br>4. Mechanical changes to the assembly to efficiently extract heat 
from 
the electronics, including changes to the transition board.
<br>
<br>I think we need to provide this information soon, otherwise the next
 
iteration cycle will start impacting the overall schedule. Here is a 
straw proposal for each of the above, which I offer for discussion and 
comments:
<br>1. I suggest we stay with the x5 amplification. We can take a look 
at 
the runs with different thresholds, but we still&nbsp; have quite some 
flexibility in what thresholds to use, as we are presently using a 
nominal threshold of 100 mV.
<br>2. I suggest we use Vover=1.2 V. We want to make sure that we can 
operate the SiPM over a range of bias voltages and this would allow us 
to run between Vover=0,9 to 1.4 V spanning a fairly broad range. It also
 
gives us higher PDE with a nominal increase in dark rate. If we run at 
0.9 V, we loose PDE and I do not think we will want to run much lower 
than this, so we would be limited at the low end of adjustability. Yi 
and Serguei can comment on the dark rate/PDE trade-off.
<br>3. Pick the electronic amplification for the Vover=1.2 V setting 
that 
reasonably matches the dynamic range at the 5 deg setting.
<br>4. These changes will simplify assembly and likely make heat removal
 
more efficient. They improve the overall design.
<br>
<br>Comments and feedback are welcome.
<br>
<br>Thanks, Elton.
<br>
<br></div>
</blockquote>
</body></html>