Podrobno

Nadgradnja čitalne elektronike detektorja LHCb RICH
ID Vodnik, Mitja (Avtor), ID Pestotnik, Rok (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Durante, Paolo (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (20,42 MB)
MD5: 4DFFDD42D19BFA88D975BE6608A5B557

Izvleček
Pri eksperimentu Large Hadron Collider Beauty (LHCb) v CERN-u v Ženevi študirajo razpade mezonov B, ki nastanejo pri trkih visoko-energijskih protonov v Velikem hadronskem trkalniku LHC. Za zaznavanje množice delcev, ki nastanejo med vsakim trkom protonskih žarkov eksperiment vsebuje kompleksen sistem detektorjev in čitalne elektronike. Elektronika za branje z detektorjev mora biti dovolj hitra in natančna, da zazna udarce delcev, ki se lahko zgodijo vsakih 25 ns. Da doseže to natančnost, uporablja sodobne tehnološke rešitve, kot so čipi tipov ASIC in FPGA. Da bi povečali količino izmerjenih podatkov v eksperimentih, v naslednjem desetletju načrtujejo posodobitev pospeševalnika LHC, ki bo luminoznost povečala za faktor 10. To predstavlja izziv pri zaznavanju delcev, saj bodo ustrezno povečane ravni sevanja in zasedenost delcev na detektorju. Zaradi tega bo treba nekatere detektorske komponente nadgraditi. V LHCb bosta ena prvih nadgrajenih komponent dva detektorja RICH (Ring-imaging Cherenkov); posodobili bodo njuno čitalno elektroniko, tako da bo sposobna označevati zaznane Čerenkove fotone s časovno natančnostjo pod 10 ps. Novi čitalni čip se imenuje FastRICH. Moje delo se osredotoča predvsem na zaledno elektroniko, ki skrbi za nadzor in zbiranje podatkov iz celotnega detektorja LHCb. Za pomoč pri razvoju slednje smo razvili emulator sprednje elektronike, ki uporablja novi komunikacijski protokol lpGBT. Pravimo mu $\textit{lpGBT frontend emulator}$ oz. LFE. V emulatorju smo ustvarili že prvi prototip čipa FastRICH, ki posnema njegov podatkovni izhod. Poleg tega smo opravili začetne meritve natančnosti distribucije časovne reference z nekaj različnimi prototipi zaledne elektronike. Cilj teh je izenačiti časovno natančnost čipa FastRICH; negotovost faze prenesenega signala ure mora biti torej pod 10 ps. Rezultati so spodbudni, vendar trenutni prototipi še niso povsem realistični.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:CERN, LHC, trkalnik delcev, LHCb, fizika visokih energij, RICH, detektorji delcev, FastRICH, lpGBT, PCIe40, FPGA, ASIC, LFE, emulator, zajemanje podatkov
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-167600 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:225161219 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:03.03.2025
Število ogledov:545
Število prenosov:210
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Upgrade of the LHCb RICH detector readout electronics
Izvleček:
In the Large Hadron Collider Beauty (LHCb) experiment at CERN, Geneva, researchers study the decays of B mesons produced during high-energy proton collisions in the Large hadron collider (LHC). A complex system of detectors and readout electronics is utilized to detect the multitude of particles generated in each proton beam collision. The detector readout electronics must be fast and precise enough to capture particle hits that may occur every 25 ns. To achieve this accuracy, modern technological solutions such as ASIC and FPGA chips are employed. To increase the amount of data collected in experiments, the luminosity of the LHC accelerator is set to be increased by a factor of 10 over the next decade. This enhancement poses a challenge for particle detection, as it will lead to higher radiation levels and particle occupancy on the detectors, necessitating upgrades to some detector components. Among the first upgraded components in LHCb will be the two RICH (Ring-imaging Cherenkov) detectors; their readout electronics will be upgraded to achieve timestamping of detected Cherenkov photons with a precision under 10 ps. The new readout chip is named FastRICH. My work primarily focuses on the backend electronics responsible for control and data acquisition from the entire LHCb detector. To assist in its development, we have designed a frontend electronics emulator which uses a new communication protocol called lpGBT. We call it lpGBT frontend emulator or LFE. We have already implemented the first emulator prototype of the FastRICH chip, which emulates its data output. Additionally, we have conducted initial measurements of the timing distribution accuracy using several backend electronics prototypes. The goal is to achieve the timing accuracy of the FastRICH chip; the uncertainty in the phase of the transmitted clock signal must therefore be below 10 ps. The results are promising, but current prototypes are not yet fully realistic.

Ključne besede:CERN, LHC, particle collider, LHCb, high-energy physics, RICH, particle detectors, FastRICH, lpGBT, PCIe40, FPGA, ASIC, LFE, emulator, data acquisition

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj