ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik Das Trigger-System.

Präsentation zum Thema: "ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik Das Trigger-System."—  Präsentation transkript:

1 ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik http://www.etap.physik.uni-mainz.de/atlas http://atlas.ch Das Trigger-System JEM-Konfiguration und -Steuerung Zukünftige Verbesserung Kalo Myon Spur Herausforderung: Verarbeitung einer Paket- kreuzungsrate von 40 MHz zur Selektion selte- ner Ereignisse und Reduktion der Datenmenge 1. Trigger Stufe < 75 kHz Pipeline Speicher Auslese Aufzeichnung der Daten Ereignisfilter ~100 Hz 2. Trigger Stufe ~1 kHz Datenkomposition DatenrateZeit pro Ereignis ~1 PByte/s 300 MByte/s 2,5 s ~ 10 ms ~ 1 s Daten: Analoge Summen von Kalorimeterzellen ( ΔφxΔη) (0.2x0.2) (0.1x0.1) Eingangs-/Ausgangsdaten DAQ RODs RoI RODs Jet/E T (JEP) CTP Pre- Proz. (PPr) E/ /had (CP) Datenaufzeichnung Level 2 Level-1-Kalorimeter-Trigger (0.1x0.1) Jet-Energiesummen-Prozessor (JEP) Kalo: Kalorimeterdaten Myon: Myonenspurkammerndaten Spur: Spurpunkte aus dem inneren Detektor RoI: Region of Interest PPr: Preprocessor CP: Cluster Processor JEP: Jet Energy Processor CTP: Central Trigger Processor Jet-Prozessor Energiesummen-Prozessor LVL2 DAQ Optisches Link-Modul Eingangsmodule FlashCard-Lesegerät 88 LVDS-Kanäle vom Präprozessor Dieses Subsystem besteht aus 32 Jet-Energiesummen- Modulen (JEMs), die den gesamten Detektor abdecken und in Mainz entwickelt wurden. Aufgabe der JEMs: Auffinden von Jets Bestimmen der im Kalorimeter deponierten Energie Weitergabe der Ergebnisse an die nächste Triggerstufe Online-Software: Kalibration der Module Konfiguration/Steuerung der Module Überwachung der Stabilität der Module Verwendung eines 3-Stufen-Triggers: ATLAS-Datennahme-Software: Statusübersicht für ein JEM Mohamed Aharrouche, Bruno Bauß, Markus Bendel, Volker Büscher, Reinhold Degele, Sebastian Eckweiler, Keith Edmonds, Frank Ellinghaus, Eugen Ertel, Frank Fiedler, Johanna Fleckner, Karl-Heinz Geib, Christian Göringer, Carsten Handel, Marc Hohlfeld, Gen Kawamura, Sebastian König, Lutz Köpke, Matthias Lungwitz, Carsten Meyer, Timo Müller, Andrea Neusiedl, Rainer Othegraven, Levan Qalabegishvili, Heinz-Georg Sander, Ulrich Schäfer, Christian Schröder, Thomas Schwindt, Giovanni Siragusa, Stefan Tapprogge, Tuan Vu Anh, Tobias Weisrock, Daniel Wicke Zusätzlicher Informationsgewinn stagniert mit längerer Laufzeit Erweiterung des LHC zum Super-LHC in zwei Phasen Phase 1: 6-8monatige Umbauphase Verdreifachung der Ereignisrate (Luminosität ~3 · 10 34 cm -2 s -1 ) Phase 2: 12-18monatige Umbauphase nochmalige Steigerung der Ereignisrate, insgesamt um ca. eine Größenordnung (Luminosität ~10 35 cm -2 s -1 ) Vom LHC zum Super-LHC Verbesserungen des Triggers Erweiterung bringt eine vermehrte Ereignis-Überlagerung und höhere Detektorauslastung mit sich: In Phase 1 werden dreimal, in Phase 2 bis zu 20mal so viele Ereignisse pro Kollision erwartet. Herausforderung für den Trigger: höhere Ereignisunterdrük- kung bei gleicher Effizienz Komplexere Triggeralgorithmen werden insbesondere auf der ersten Triggerstufe benötigt, wobei sich die Verarbeitungszeit und Trigger-Ausgaberate nicht erhöhen darf. Hierfür müssen zusätzliche Informationen übertragen und verarbeitet werden. höhere Datenraten auf vorhandenen Übertragungswegen (z.B. auf der Rückenplatine) neue Hochgeschwindigkeitsübertragungs- wege neue Struktur der Datenzusammenführung für flexible Algorithmen neue Verarbeitungsmodule mit zusätzlichen Algorithmen Backplane- und Link-Tester (BLT) In Mainz wurde der Backplane- und Link- Tester entwickelt und gebaut: Tests und Messungen von höheren Daten- raten über die Rückenplatine Tests neuster optischer Hochgeschwindig- keits-Übertragungstechnologien Datenraten von 160 Mbit/s (d.h. 4fache Datenraten) sind über Rük- kenplatine möglich Programmierschnitt- stelle und FlashCard-Lesegerät Sockel für optische Hochgeschwindigkeits- module (SNAP12) FPGA mit elektrischen Hochgeschwindigkeits- Sendeempfängern Rückenplatinen- verbinder mit 400 Kanälen Simulation der Detektorauslastung bei unterschiedlichen Luminositäten Ein Szenario für eine neuartige Datenzusammenführung Plot der fehlerfreien Fenster bei vierfacher Datenrate Der Backplane- und Link-Tester und seine Komponenten Mainzer Beiträge: Entwicklung der kompletten Test- und Kalibrations-Software der JEMs im Rahmen der Online-Software Entwicklung der Firmware für den Jet-Energiesummen-Prozessor Zeitkalibration eines JEP: fehlerfreie Fenster für jedes JEM