2021 Fiscal Year Annual Research Report
高輝度 LHC 実験に向けたミュー粒子トリガーの高度化
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17H02880
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
奥村 恭幸 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (90779266)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石野 雅也 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (30334238)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | LHC-ATLAS実験 / ミューオントリガー / Associative Memory / 高速パターン認識技術 / 高輝度LHC実験 / System-on-a-chip / システム制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は最終年度として、トリガーシステムの高度化の実装段階に向けた研究を重点的に進めた。以下の4項目について特に成果を述べる。
(1)LINUX OSとFPGAが融合したシステムであるSystem-on-a-Chip (SoC)技術を活用した制御系の高度化や、汎用読み出しの仕組みを開発・実装した。OSとエレクトロニクスを融合的に応用する研究で、トリガー回路内の機能を、標準的な計算機の一部のように扱う制御法や読み出し手法を提案し技術実装を完了した。制御や回路試験における実用性・利便性を示した。
(2)加速器とエレクトロニクスの同期のためのクロック分配において位相の不定性を30ps以下に抑えた運用手法が実現された。光通信シリアルデータ上にクロックを載せて分配する技術(Clock On Data)・システムにおける運用方法を確立し、テストベンチにおけるシステム実装が完了した。加速器の運転に同期した高速オンラインミューオン再構成のために必須な技術が確立した。
(3)制御系の高度化とクロック分配の研究を融合させ、FPGAのロジックを活用した高度に自動化されたクロック受信システムを開発し、複雑な運用が求められる「位相の任意性が発生しないクロック再構成」を自動で行う仕組みを開発した。本研究成果は2029年から開始される高輝度LHC実験で標準機能として用いられる。
(4)フロントエンドの放射線耐性を持ったエレクトロニクスオペレーションについても運用モデルが完成した。フロントエンドにおけるFPGAのコンフィギュレーションメモリに置いてシングルイベントアップセット事象が発生した時の対処方法や、複数のバックアップ機能を持つ頑強なFPGA・Zynqデバイスの起動手続きを確立した。これらも高輝度LHC実験における次世代ミューオントリガーのフロントエンドシステムに標準機能として実装される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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