Forskningsprojekt Uppgradering av ATLAS hadronic Tile Calorimeter för hög-luminositets datainsamling på LHC
Vi utvecklar ny elektronik för dataupptagning och avläsning på detektor för ATLAS-experimentet vid Large Hadron Collider (LHC) vid CERN, för att möta utmaningarna med datainsamling i takt med att strålningsintensitet uppgraderas kraftigt.
Projektet är en viktig uppgradering av ATLAS Hadronic Tile Calorimeter (TileCal) för datainsamling vid LHC med hög luminositet vid CERN. Vi utvecklar ett dotterkort för höghastighetslänkar (DB) som kommer att vara det centrala kontroll-, tids- och avläsningscentret för den nya TileCal-elektroniken på detektorn och som kontinuerligt samlar in och överför digitaliserade data från detektorn. DB-konstruktionen kombinerar CERN:s strålningshärdiga timing- och datalänk-ASIC:er med kommersiella programmerbara logiska enheter (FPGA:er) och fiberoptiska transceivrar, samt en mycket redundant arkitektur för att minimera enpunktsfel och strålningsinducerade störningar. Vi kommer att producera och leverera över 1 000 DBs till CERN, och vår nuvarande verksamhet omfattar prototyputveckling, strålningskvalificering och integrationstester.
Projektbeskrivning
Uppgraderingen av Large Hadron Collider (HL-LHC) med hög luminositet syftar till att öka volymen kollisionsdata som levereras till experimenten med en storleksordning jämfört med det ursprungliga målet. Detta kommer att medföra en fem- till tiofaldig ökning av antalet partikelkollisioner per 25ns buntövergång, vilket resulterar i högre stapelhastigheter i varje händelse och motsvarande högre strålningsexponering för detektorerna och elektroniken i detektorn. Som en del av uppgraderingsprogrammet för ATLAS HL-LHC uppgraderas den hadroniska Tile Calorimeter (TileCal) med nya elektroniksystem på och utanför detektorn. Det nya systemet kommer att ge kontinuerlig digital avläsning av kalorimeterdata för hela kornstorleken utanför detektorn och till de uppgraderade ATLAS-utlösnings- och datainsamlingssystemen. Detta kommer att göra det möjligt att leverera data med bättre upplösning till ATLAS första nivå-utlösaren, vilket möjliggör mer sofistikerade urvalsalgoritmer för att hålla volymerna av datautläsning på hanterbara nivåer utan att offra fysikalisk effektivitet. Hög tillförlitlighet och strålningstolerans kommer att vara avgörande för front-end-systemen, och uppgraderingen av TileCal kommer att uppnå detta genom en modulär konstruktion med omfattande användning av redundans samt strålningstestning och kvalificering av alla komponenter som används. SU-forskare utvecklar ett högpresterande dotterkort för styrning och avläsning av länkar för detta nya system. DB är utformad kring två stora kommersiella programmerbara logiska enheter (FPGA) som tillhandahåller styrning och tidsdistribution för systemet på detektorn, läser ut digitaliserade detektorpulsdata och överför dem från detektorn via dubbla redundanta 9,6 Gb/s fiberoptiska länkar. DB innehåller också ett redundant par av CERN-utvecklade strålningshårda tids- och datalänkanordningar (GBTx) som tar emot optiska länkar på 4,8 Gb/s från systemen utanför detektorn som innehåller kontroll- och konfigurationsdata och högkvalitativa tidssignaler. Projektet befinner sig för närvarande i en intensiv period av prototyputveckling, strålningskvalificering och integrationstester och kommer att kulminera i produktion och leverans av mer än 1 000 dotterkort till CERN för uppgradering av LHC och ATLAS med hög luminositet.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Samuel Silverstein
Universitetslektor
Medlemmar
Christian Bohm
Professor emeritus
Christophe Marcel Victor Clement
Professor
Katherine Dunne
Doktorand
Holger Motzkau
1:e forskningsingenjör
Eduardo Valdés Santurio
Postdoktor
