Presentation1 (9 263 616 байтов)

ЭЛЕКТРОНИКА ДЕТЕКТОРНЫХ
СИСТЕМ
Кафедра Физико-технической информатики,
6-й семестр
АУЛЬЧЕНКО Владимир Михайлович
дтн, профессор.
Ключевые слова:
- Детекторные системы;
- Системы регистрации;
- Системы сбора данных (ССД) – Data Acquisition Systems (DAQ)
1
• ФИЗИКА – наука о природе, изучающая наиболее общие
свойства материального мира. Физика стала источником новых
идей, преобразовавших современную технику: ядерная
энергетика, квантовая электроника, микроэлектроника т.д.
возникли и развились в результате достижений физики.
• ТЕХНИКА – буквально (с греческого), искусство, ремесло,
мастерство. Совокупность средств, навыков и приемов,
используемых в практической деятельности. Средства техники
применяются при создании материальных и культурных
ценностей, исследовании природы, сборе, хранении, обработке
и передаче информации.
• ИНФОРМАЦИЯ -
(от лат. Informio) – разъяснение,
изложение. С середины 20-го века – общенаучное понятие,
включающее обмен сведениями между людьми, человеком и
автоматом, между автоматами и т.д.
• ИНФОРМАТИКА - отрасль науки, изучающая общие свойства
информации, а также вопросы, связанные с ее сбором
(получением) , хранением , поиском, преобразованием,
распространением и использованием.
2
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ РЕГИСТРАЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
е+
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАЛ
РАДИАЦИОННО-ОПАСНАЯ
ЗОНА
СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ОТБОРА СОБЫТИЙ
БЫСТРЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОЦЕССОР
ЗАПУСК
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
КООРДИНАТ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ЭНЕРГИИ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ВРЕМЕНИ
СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ ДАННЫХ
е-
ЭЛЕКТРОНИКА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОКИ СИГНАЛОВ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ
3
Комплекс ВЭПП-2000
ВЭПП-2М (1974 – 2000)
2Emax=1400 МэВ
L=4•1030см-2с-1 при Е=510 МэВ
ВЭПП-2000
2Emax=2000 МэВ
L=1031см-2с-1 при E=510 МэВ
L=1032см-2с-1 при E=1000 МэВ
4
Детектор СНД
1 – вакуумная камера ВЭПП-2000, 2 – трековая система,
3 – аэрогелевый счетчик, 4 – кристаллы NaI(Tl), 5 – вакуумные
фототриоды, 6 – поглотитель, 7-9 – мюонная система,
10 – фокусирующий соленоид ВЭПП-2000.
5
СФЕРИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР (СНД)
6
СФЕРИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР (СНД)
7
ДЕТЕКТОР КЕДР, Комплекс ВЭПП-4, ИЯФ СО РАН, Новосибирск
Ведутся
эксперименты
8
ЭЛЕКТРОНИКА ПРЕДАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЕТЕКТОРА КЕДР
9
РЕГИСТРИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ДЕТЕКТОРА КЕДР
10
СТРОИТЕЛЬСТВО ДЕТЕКТОРА ATLAS, Накопитель LHC
Европейский Центр Ядерных Исследований (CERN),
Швейцария
Начало работы
2008 год.
11
ДЕТЕКТОР BELLE, Накопитель KEKB, Япония.
Ведутся
эксперименты.
12
13
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ РЕГИСТРАЦИИ В
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
ЧАСТИЦ
е
+
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
ЗАЛ
СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛНОГО
ОТБОРА СОБЫТИЙ
СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ
ДАННЫХ
е-
ЭЛЕКТРОНИКА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОКИ
СИГНАЛОВ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
БЫСТРЫЙ ЦИФРОВОЙ
ПРОЦЕССОР
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИЗМЕРЕНИЯ
ЭНЕРГИИ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИЗМЕРЕНИЯ
ВРЕМЕНИ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ
3
Электронная аппаратура систем
регистрации может быть
разделена на камерную,
регистрирующую и
обрабатывающую.
Камерная электроника, или
электроника первичной обработки
сигналов, располагается либо
непосредственно на первичных
регистраторах (субдетекторах),
либо около детектора на
минимальном расстоянии от них.
Камерная электроника служит для усиления первичных сигналов и/или их
формирования. Камерная электроника, как правило, представляет собой
различные типы усилителей и усилителей-формирователей. Ее структура и
параметры в наибольшей степени зависят от типа используемых
субдетекторов и должны быть максимально оптимизированы.
В современных системах регистрации наблюдается тенденция расширения
функций камерной электроники в сторону более сложных алгоритмов
обработки сигналов.
14
ЭЛЕКТРОНИКА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОКИ
СИГНАЛОВ
СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ОТБОРА СОБЫТИЙ
БЫСТРЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОЦЕССОР
ЗАПУСК
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
КООРДИНАТ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ЭНЕРГИИ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ВРЕМЕНИ
ЭЛЕКТРОНИКА СИСТЕМЫ
ИДЕНТИФИКАЦИИ ЧАСТИЦ
СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ ДАННЫХ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
Регистрирующая аппаратура
принимает сигналы от
камерной электроники,
отбирает из них полезные,
преобразует в цифровой вид и
осуществляет промежуточное
запоминание. Регистрирующая
электроника гораздо сложнее
камерной и в силу этого более
«консервативна».Она должна
проектироваться с
достаточным запасом как по
функциональным, так и по
метрологическим
возможностям, быть пригодной
для систем регистрации ,
ориентированных на решение
различных физических задач.
Для этого она должна, с одной стороны, легко адаптироваться к
камерной электронике, а с другой, - слабо зависеть (только на уровне
контроллеров связи) от типа используемых ЭВМ.
15
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОНИКИ В ФВЭ
1. Импульсный вид и случайный по времени
поступления характер сигналов.
2. Большое разнообразие источников сигналов.
3. Большой объем информации в единицу времени.
4. Высокий уровень фона.
5. Из большого числа элементарных детекторов в
каждом конкретном событии срабатывает лишь их
небольшая часть в произвольной комбинации.
16