| 研究課題/領域番号 |
24540299
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 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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| 研究実績の概要 |
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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