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Stefan Rieke, Johannes Gutenberg-Universität, ATLAS Level 1 Trigger, Jet/Energiesummen-Module LHC, ATLAS-Detektor Triggersystem Jet/Energiesummen-Modul.

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1 Stefan Rieke, Johannes Gutenberg-Universität, ATLAS Level 1 Trigger, Jet/Energiesummen-Module LHC, ATLAS-Detektor Triggersystem Jet/Energiesummen-Modul (JEM) Testmessungen Zusammenfassung

2 Stefan Rieke Maria Laach September Schwerpunktsenergie: Umfang Beschleuniger : Luminosität : Strahlkollisionsrate : Proton-Proton Speicherring am CERN/Genf Large Hadron Collider(LHC)

3 Stefan Rieke Maria Laach September ATLAS-Detektor Muon Detectors Solenoidal Magnet Inner Detector Electromagnetic Calorimeters Hadronic Calorimeters Toroidal Magnets Technische Daten: Länge: 42m Höhe: 22m Gewicht: 7000t Auslesekanäle: 10 8

4 Stefan Rieke Maria Laach September Wirkungsquerschnitte am LHC Bunch crossing rate: 40 MHz Physikalisch interessante Ereignisse im Vergleich zu Untergrund extrem klein: weniger als eines in 10 8 Ereignissen

5 Stefan Rieke Maria Laach September ATLAS-Triggersystem Level-1 (Hardware-Stufe) aufgeteilt in Myon- und Kalorimeter Trigger Eingangsdaten Kalorimeter Trigger: Analoge Energiesummen aus den Kalorimetern in × = 0.1 × 0.1 Triggerentscheidung innerhalb von maximal 2 µs Hardware-Implementation Ereignisrate muss von 40 MHz auf 75 kHz Triggerrate reduziert werden Generierung des Level-1 Triggers (L1- Accept) mit Hilfe von physikalischen Signaturen (Cluster, Jets, Energie usw.) aus einem Ereignis Koordinaten der jeweiligen Signaturen werden als Region of Interest (ROI) an das Level-2 Trigger System weitergegeben Level-2/3 (Software-Stufen), Rechnerfarmen Daten-Speicherung 1,5 MByte/Ereignis ~300 MB/s <10 kHz

6 Stefan Rieke Maria Laach September Kalorimeter-Trigger-Übersicht

7 Stefan Rieke Maria Laach September Jet/Energiesummen Prozessor Energy-sum Jet JEP 2 Crates 16xJEMs, 2xCMM, 1xTCM, 1xCPU CMM Common Merger Modul: Sammelt die Daten von den 16 JEMs und leitet sie komprimiert weiter. TCM Timing Control Modul: Steuert den zeitlichen Ablauf der Module im Crate und sendet Kommandos zu den Modulen im Crate (z.B.: L1A).

8 Stefan Rieke Maria Laach September Zuordnung der Eingangskanäle HCAL ECAL Z W H G F E D C B A V Prozessierter Datenbereich: 11 × 7 ( × ) Kerngröße: 8 × 4 ( × ) Vom PPr duplizierte Bereiche Duplizierte Bereiche von benachbarten JEMs HCAL ECAL

9 Stefan Rieke Maria Laach September Jet/Energiesummen-Modul (JEM) Eingangs-Module Backplane (2mm CompactPCI, 576 Pins) Jet-Prozessor Sum-Prozessor TTCdec G-Link-Modul CanController Flash Card

10 Stefan Rieke Maria Laach September JEM, Datenpfad 88 LVDS Verbindung vom PPM Eingangs- Prozessoren Jet-Prozessor Sum-Prozessor RoI LVL2 DAQ G-Link-Modul Daten zum linken und rechtem JEM (165 Signale) Daten von benachbarten JEMs

11 Stefan Rieke Maria Laach September Tests Standalone Tests in Mainz Werden die Daten einwandfrei auf dem Modul verarbeitet? Funktioniert die Kommunikation auf dem Modul zwischen den einzelnen Prozessoren? Werden die prozessierten Daten richtig weitergeleitet (L2, TDAQ)? Integrationstest am RAL Funktioniert die Kommunikation der verschiedenen Module untereinander? Läuft das JEM synchron zu den anderen Modulen Werden die prozessierten Daten zu den anderen Modulen richtig weitergesendet? Teststrahlmessungen am CERN Wie verhält sich die Kalorimeter-L1-Triggerstufe unter realitätsnahen Bedingungen?

12 Stefan Rieke Maria Laach September Ansteuerung des JEM via HDMC Jeder FPGA kann einzeln programmiert werden. Statusanzeige aller FPGAs Status JEM Laden verschiedener Konfigurationsdateien

13 Stefan Rieke Maria Laach September Steuerung des JEM, ATLAS Online Software Offizielle ATLAS Online Software (TDAQ). Aufgaben der Online Software: Konfigurieren Kontrollieren Überwachen von Sub- Komponenten Über die Online Software laufen keine echten Physik-Daten. Wir (Mainz) müssen ein Software Modul zur Verfügung stellen, mit dem auf das JEM zugegriffen werden kann.

14 Stefan Rieke Maria Laach September Online Software

15 Stefan Rieke Maria Laach September Mainz Teststand JEM CPU Crate Rack TCM

16 Stefan Rieke Maria Laach September Tests in Mainz Daten können auf zwei Wege in das JEM gelangen: 1.Playback Memory 2.DSS Module (DataSinkSource) Mit dem zweiten DSS-Module (links) wird die Stabilität der G-Link Verbindungen überprüft. JEM Playback filled via VME DSS

17 Stefan Rieke Maria Laach September Tests am RAL Test des JEMs mit anderen Komponenten vom L1-Trigger. Hier zwei Merger Module (CMM), die die Information der gefundenen Jets und der deponierten Energie im Kalorimeter sammeln. CMM2xJEM CMM

18 Stefan Rieke Maria Laach September Teststrahlmessung Idee der Teststrahlmessung: Erfahrungen für die Inbetriebnahme des ATLAS-Detektors sammeln. Testen und Verifizieren der Prototypen unter realitätsnahen Bedingungen. Gemeinsame Auslese aller Subdetektorkomponenten. Das erste und einzige Mal, das die L1- Kalorimeter-Triggerstufe im Teststrahl mit 40 MHz Ereignissrate getestet wird. Erst am Ende der Teststrahlmessung wird die Massenproduktion der L1-Kalorimeter- Trigger Komponenten gestartet.

19 Stefan Rieke Maria Laach September Teststrahlmessung Tilcealmodules Muon chambers LAr CryostatTRT Pixels & SCT

20 Stefan Rieke Maria Laach September Teststrahlmessaufbau

21 Stefan Rieke Maria Laach September Zusammenfassung Das JEM ist eine sehr wichtige Komponente des ATLAS Experimentes mit vollgender Aufgabe: Auffinden von Jets Bestimmung von E T Eigenschaften des JEMs: Analysieren der Daten ohne Totzeit Die Daten werden rein Digital verarbeitet. Aufwendige Tests während der Entwicklung sind nötig, um eine einwandfreie Integration des JEMs in den L1-Kalorimeter- Trigger zu gewährleisten. Wenn die Teststrahlmessungen im Sept. Okt. Erfolgreich sind: Vergleich der gemessenen Daten mit Monte-Carlo-Studien.


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