1 Jan Knopf / Dirk Wiedner Entwicklung eines Auslesesystems f ü r das ä ußere Spurkammersystem des LHCb- Detektors.

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1 1 Jan Knopf / Dirk Wiedner Entwicklung eines Auslesesystems f ü r das ä ußere Spurkammersystem des LHCb- Detektors

2 2 Jan Knopf / Dirk Wiedner LHCb RICHES: PID K, Separation Kalorimeter: PID: e,, 0 Myon System VELO: prim ä r + sekund ä r Vertex Sto ß parameter Trigger Tracker: p f ü r Trigger Spurstationen: p f ü r geladene Teilchen Teilchenidentifizierung: Spursystem:

3 3 Jan Knopf / Dirk Wiedner Ä usseres Spurkammersystem

4 4 Jan Knopf / Dirk Wiedner Anforderungen 40 MHz Kollisionsrate Takt-Referenz Im Mittel eine Wechselwirkung in 25 ns 1.1 MHz Ausleserate B-Hadron Produktionsrate ca. 75 kHz Strahlenhart 10 kRad Auflösung δp/p = 0.4% 200 m bzw. 1 ns

5 5 Jan Knopf / Dirk Wiedner OT Auslese Elektronik Vorverst ärker TDC Vorverst ärker TDC Vorverst ärker TDC Vorverst ärker TDC optische Sendekart e Frontendbox Auslese- karte optische Empf ä ngerkart e Verteiler PC optische Empf ä ngerkart e Driftkammermodul 128 Kan ä le

6 6 Jan Knopf / Dirk Wiedner Vorverst ä rker ASDBLR (ATLAS DEMILL) Vorverst ä rker mit ca. 12 ns Integrationszeit 2x 8 Kan ä le pro Karte

7 7 Jan Knopf / Dirk Wiedner Auslesefenster TDC (OTIS) TDC = Time to Digital Converter Takt (40 MHz) Vorverst ä rkersignal T Kodierung als 2+6 Bit Wert Auslese von 32 Kan ä len Ein Zeitbin (= 8 Bit Wert) entspricht 25 ns / 64 390 ps Zeitmessung immer in Relation zur steigenden Taktflanke Auslesefenster: 75 ns

8 8 Jan Knopf / Dirk Wiedner Linearit ä tsmessung Hit Delay [ns] Drifttime [binary]

9 9 Jan Knopf / Dirk Wiedner optische Senderkarte 1.6 Gbit/s Ausgang 1 Glasfaser pro Modulende Verteilung von Fast- und Slow Control Taktfilter ( 7ps RMS) Niederspannungsregler

10 10 Jan Knopf / Dirk Wiedner Frontendbox optische Senderkarte TDC Karten Vorverst ä rker Wasserk ü hlung Leistungaufnahme 20W

11 11 Jan Knopf / Dirk Wiedner optische Empf ä ngerkarte 12 optische Eing ä nge 19,2 Gbit/s Teil der LHCb Ausgabekarte (TELL1) 288 parallele elektrische Ausg änge Bit Fehlerrate < 10 -15

12 12 Jan Knopf / Dirk Wiedner Auslesekarte/L1-Buffer Daten von 24 Halbmodulen LHCb-weiter Standard Aufgaben: Deserialisierung Synchronisation Prozessierung Speicher (60 ms = 65k Ereignisse) Ethernet Datenausgabe zu L1- Trigger und DAQ

13 13 Jan Knopf / Dirk Wiedner Teststrahl

14 14 Jan Knopf / Dirk Wiedner Schema optische Empf ä nger- karte PC Stratix TTC Szintillator Modul 4 I² C + Laptop Szintillator Modul 3Modul 2Modul 1 FE-Box Si- Teleskop

15 15 Jan Knopf / Dirk Wiedner Strahlprofil Elektronenstrahl 7GeV Strahlbreite 5cm 8 Lagen je 64 Straws ausgelesen Triggerrate 1kHz Rauschen <0.3 % Kanal

16 16 Jan Knopf / Dirk Wiedner Erste Teststrahlergebnisse Driftzeiten maximal 50 ns Effizienz >94% (ohne Akzeptanzkorrektur) Auflösung besser 250 µm (vorläufig) Auslesekette funktioniert von Straw bis PC ns

17 17 Jan Knopf / Dirk Wiedner Zusammenfassung und Ausblick bisher: Design der Straw Ausleseelektronik abgeschlossen Erfolgreicher Test am Elektronenstrahl am DESY Verifikation der Ausleseelektronik n ä chste Schritte: Produktion von 500 Ausleseeinheiten Einbau und Inbetriebnahme am CERN