1 Jan Knopf / Dirk Wiedner Entwicklung eines Auslesesystems f ü r das ä ußere Spurkammersystem...
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1Jan Knopf / Dirk Wiedner
Entwicklung eines Auslesesystems für das äußere Spurkammersystem des LHCb-
Detektors
2Jan Knopf / Dirk Wiedner
LHCbRICHES: PID K, Separation
Kalorimeter:PID: e,, 0
Myon System
VELO:• primär + sekundärVertex• Stoßparameter
Trigger Tracker:p für Trigger
Spurstationen:p für geladene Teilchen
Teilchenidentifizierung:
Spursystem:
3Jan Knopf / Dirk Wiedner
Äusseres Spurkammersystem
4Jan Knopf / Dirk Wiedner
Anforderungen
40 MHz Kollisionsrate
Takt-Referenz
Im Mittel eine Wechselwirkung in 25 ns
1.1 MHz Ausleserate
B-Hadron Produktionsrate ca. 75 kHz
Strahlenhart 10 kRad
Auflösung δp/p = 0.4% 200 m bzw. 1 ns
5Jan Knopf / Dirk Wiedner
OT Auslese Elektronik
VorverstärkerVorverstärker
TDC
VorverstärkerVorverstärker
TDC
VorverstärkerVorverstärker
TDC
VorverstärkerVorverstärker
TDC
optische Sendekart
e
Frontendbox
Auslese-karteoptische
Empfängerkarte
Verteiler
PC PC PC PC PC
optischeEmpfängerkart
e
Dri
ftka
mm
erm
odul
128
Kan
äle
6Jan Knopf / Dirk Wiedner
Vorverstärker
ASDBLR (ATLAS DEMILL)
Vorverstärker mit ca. 12 ns Integrationszeit
2x 8 Kanäle pro Karte
7Jan Knopf / Dirk Wiedner
Auslesefenster
TDC (OTIS)
TDC = Time to Digital Converter
Takt (40 MHz)
Vorverstärkersignal
T Kodierung als 2+6 Bit Wert
Auslese von 32 Kanälen Ein Zeitbin (= 8 Bit Wert) entspricht 25 ns / 64 ≈ 390 ps Zeitmessung immer in Relation zur steigenden TaktflankeAuslesefenster: 75 ns
8Jan Knopf / Dirk Wiedner
Linearitätsmessung
Hit Delay [ns]
Dri
ftti
me
[bin
ary]
9Jan Knopf / Dirk Wiedner
optische Senderkarte
1.6 Gbit/s Ausgang
1 Glasfaser pro Modulende
Verteilung von Fast- und Slow Control
Taktfilter (≤7ps RMS)
Niederspannungsregler
10Jan Knopf / Dirk Wiedner
Frontendbox
optische Senderkarte
TDC Karten
Vorverstärker
WasserkühlungLeistungaufnahme
20W
11Jan Knopf / Dirk Wiedner
optische Empfängerkarte
12 optische Eingänge
19,2 Gbit/s
Teil der LHCb Ausgabekarte (TELL1)
288 parallele elektrische Ausgänge
Bit Fehlerrate < 10-15
12Jan Knopf / Dirk Wiedner
Auslesekarte/L1-Buffer
Daten von 24 Halbmodulen
LHCb-weiter Standard
Aufgaben:
Deserialisierung
Synchronisation
Prozessierung
Speicher (60 ms = 65k Ereignisse)
Ethernet Datenausgabe zu L1-Trigger und DAQ
13Jan Knopf / Dirk Wiedner
Tes
tstr
ahl
14Jan Knopf / Dirk Wiedner
Schema
optischeEmpfänger-
karte
PC
Stratix
TTC
Szin
till
ator
Mod
ul 4
I²C + Laptop
Szin
till
ator
Mod
ul 3
Mod
ul 2
Mod
ul 1
FE-Box
FE-Box
Si-Teleskop
15Jan Knopf / Dirk Wiedner
Strahlprofil
Elektronenstrahl 7GeV
Strahlbreite 5cm
8 Lagen je 64 Straws ausgelesen
Triggerrate 1kHz
Rauschen <0.3 %
Kanal
16Jan Knopf / Dirk Wiedner
Erste Teststrahlergebnisse
Driftzeiten maximal 50 ns
Effizienz >94%
(ohne Akzeptanzkorrektur)
Auflösung besser 250 µm (vorläufig)
Auslesekette funktioniert von Straw bis PC ns
17Jan Knopf / Dirk Wiedner
Zusammenfassung und Ausblick
bisher:
Design der Straw Ausleseelektronik abgeschlossen
Erfolgreicher Test am Elektronenstrahl am DESY
Verifikation der Ausleseelektronik
nächste Schritte:
Produktion von 500 Ausleseeinheiten
Einbau und Inbetriebnahme am CERN