Développement de détecteurs - Calorimètre à Argon Liquide
(Français/English)Pour le calorimètre à argon liquide comme pour les autres sous-détecteurs, le "Read-Out Driver (ROD)" constitue l'élément central de l'électronique back-end. Dans ce domaine, l'Université de Genève a contribué et continue de contribuer aux activités suivantes :
- Développement du Read-Out Driver
- Certification et réparation des modules ROD
- Maintenance des chassis ROD
Développement du Read-Out Driver
Le ROD obéit au standard 9U VME64x. Comme l'indique la photo, ce module est composé d'une carte mère sur laquelle sont branchées 4 cartes filles mezzanine. Le groupe du DPNC a mis au point le circuit imprimé de la carte mère, tandis que les mezzanines ont été développées par les groupes du LAPP et de Nevis. Près d'un an a été nécessaire pour produire l'ensemble des 192 modules ROD du calorimètre à argon liquide. Expliquons brièvement le fonctionnement du ROD. Les données circulent dans le module de gauche à droite :
- 8 récepteurs convertissent les signaux lumineux émis par les cartes front-end en signaux électriques
- Les données de chaque canal sont tout d'abord désérialisées. Les 8 circuits intégrés assurant cette fonction sont refroidis par une cirulation d'eau pour garantir des performances optimales (on remarque clairement le radiateur en cuivre)
- Les canaux sont dirigés par paires vers 4 circuits logiques programmables (FPGA), où les données sont synchronisées par rapport au signal d'horloge du LHC
- Les données sont transmises aux 4 cartes mezannine, les "Processing Units" (PU). Chaque PU est équippé de 2 "Digital Signal Processors" (DSP) qui calculent l'énergie, le temps et qualité du signal d'ionisation. Les PU reçoivent également l'information "Timing Trigger and Control" (TTC) : numéros de l'événement et du croisement de paquets p-p, type de déclenchement
- 4 controlleurs encodent le résultat du calcul des DSP
- Les fragments d'événement sont enfin sérialisés, et sortent du ROD via l'interface VME (connecteurs blancs)
Certification et réparation des modules ROD
Avant d'être installé dans la caverne ATLAS dédiée à l'électronique back-end, chaque module ROD a été certifié à l'aide
d'un banc de test.
Le dispositif présenté à droite reproduit une partie de la chaîne d'acquisition. Les cartes front-end ont été remplacées
par un module injecteur qui génère des séquences de données. Comme l'injecteur ne possède que 5 cannaux de sortie alors que le ROD
possède 8 cannaux en entrée, certains des signaux optiques sont dupliqués. Les signaux de déclenchement de niveau 1 (L1A) et les signaux TTC sont
également produits par l'injecteur.
Un test consiste en une série de cycles écriture/lecture, et permet de s'assurer du bon fonctionnement des composants du ROD à chaque étape
du traitement de l'information. Les tests sont effectués dans le même environnement logiciel que celui utilisé pour la prise de données.
La phase de validation des modules ROD s'est achevée à la fin de l'année 2005. Le banc de test est maintenant utilisé pour identifier les problèmes
dans les modules défectueux.
Maintenance des chassis ROD
Le groupe de Genève est responsable du fonctionnement des chassis ROD. Un chassis contient 2 ou 3 crates, eux memes constitués de plusieurs éléments :
- un CPU, qui pilote le crate via une interface VME
- de 6 à 14 modules ROD, selon le calorimètre : électromagnetique central ou bouchon, bouchon hadronique, ou calorimètre avant
- un Module de Transition (TM) pour chaque module ROD, qui envoie les données du ROD vers le "Read-Out Subsystem" (ROS) à travers des fibres optiques
- un Module "TTC and Busy" (TBM), qui collecte les signaux "busy" émis par les RODs lorsque leurs mémoires tampon sont presque pleines
- 2 modules "SPAC Master", chargés de configurer les cartes front-end
- un système de ventilation
- un tiroir de refroidissement à eau, qui maintient certains circuits intégrés des RODs en dessous de 35°C
- une alimentation basse tension refroidie à eau, délivrant ~ 75 A
- une interface "Detector Control System" (DCS), qui contrôle les tensions, courants et températures dans le rack, et reçoit des informations de la station de refroidissement
Le schéma de principe de la station de refroidissement ainsi que la cuve à eau sont représentés ci-dessous. Le système hydraulique fonctionne
en dépression : en tout point du circuit, la pression de l'eau est inférieure à la pression atmosphérique. Ainsi en cas de problème,
l'eau reste dans les conduites et le risque de fuite est écarté.
Les tiroirs de refroidissement des crates sont connectés en parallèle entre les "Outlet Manifold" et "Return Manifold" indiqués sur le schéma.
L'Université de Genève a joué un rôle moteur dans la fabrication de ces tiroirs, conçus pour resister à la fois aux contraintes
mécaniques et à la corrosion.
Modifié le : 2009/05/07