A bottleneck-free data acquisition system for particle measurements

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: IGARASHI Youichi 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (50311121)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 智則 国立研究開発法人理化学研究所, 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 協力研究員 (80612134)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: データ収集システム / DAQ / 粒子線計測

Outline of Final Research Achievements

We have developed a streaming data acquisition system with distributed processing that does not have bottlenecks by performing distributed processing on multiple computers connected by a network. This data acquisition system does not have a centralized data point and is scalable to the data flow rate because it can be distributed from reading on front-end devices to recording data. By this data acquisition system, we were able to implement a software-based event selection process. Furthermore, we have applied the system to several actual detector systems and demonstrated that the system is applicable to a wide variety of particle beam measurements.
Since these successes, the purpose of this study has been achieved.

Free Research Field

高エネルギー物理学実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により検出器試験から加速器実験までの様々なスケールの粒子線測定をデータ収集システムの開発の労力をかけることなく行うことが可能となった。またこのシステムではトリガーをソフトウェアで実現することによりハードウェアのトリガー回路を準備する必要がなくなりよりシンプルにデータを収集することが出来るようになった。さらに高速ネットワークでつながれた複数の計算機を用いて分散処理を行うことで、これまでのシステムに比べ10倍以上の速度でデータを収集できる。これらの特徴により J-PARC における素粒子原子核実験をはじめとする多くの実験において近い将来の粒子線計測実験の遂行が可能となった。