2015 Fiscal Year Annual Research Report
アトラスミューオンシステムのための超高分解能ハードウエアトリガー
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24540299
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
坂本 宏 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (80178574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川本 辰男 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (80153021)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ATLAS実験 / ミューオン / トリガーシステム / FPGA / 高速シリアル通信 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LHC加速器ATLAS実験の前後方ミューオントリガーシステムの高精度化は2020年代に計画されている高輝度LHCでの実験に必須なアップグレードである。運動量分解能の改善のためには高い位置情報を提供するドリフトチューブ(MDT)の信号を用いる必要がある。本研究ではMDTの情報を用いたトリガーアルゴリズムの開発とその実装についての研究を行ってきた。
トリガーアルゴリズムでは、MDTの情報を25nsクロックに同期してディジタル化し、隣接する複数のチューブの情報と、トリガーチェンバーが提供する初段トリガータイミング情報との同期を取ることにより、アップグレードに必要な運動量分解能を実現できることをシミュレーションにより確認した。
トリガーアルゴリズムの実装は大容量のFPGAを用いることとし、プロトタイプモジュールを開発した。FPGAとしてはXilinx社のKintex7シリーズFPGAを採用した。モジュールフォームファクターはVME規格に準拠している。特徴として10Gbpsまでの送受信が可能な高速シリアル通信用コネクタを8レーン実装するとともに、JTAGやギガビットイーサネットなどの制御・通信用インターフェースも備えている。このモジュールはPT7と呼ばれ、仕様や回路図などの情報はOpen-It (オープンソースコンソーシアム)プロジェクトとして公開している。
PT7モジュールを複数枚使用し、それぞれに検出器信号エミュレータやトリガー判定回路、後段のデータモニターなどの役割を持たせることで、アルゴリズム評価のためのテストベンチを構築し評価を行った。また、その汎用性を生かし、2020年に予定されているRun3のためのトリガーアップグレード研究開発にもPT7が応用された。
今後の展開として、FPGAにインテリジェンスを埋め込み、トリガーロジックをマイクロプロセッサと近接実装する必要性を確認した。
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