Réunion Electronique pour Spiral 2- 4 décembre 2008 A. Boujrad EXOGAM2 Quelques motivations Exogam...

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union Electronique pour Spiral 2- 4 décembre 2008 A. Boujrad EXOGAM2 Quelques motivations Exogam 2 c’est principalement l’évolution de l’électronique et du DAQ d’Exogam Meilleure localisation des γ incidents => Flash ADC et filtrage numérique Réduction du temps Mort => transmission à haut débit (qq Ghz) Fort taux de comptage => Méthode ADONIS (100 Khz) Problème de maintenance VXI (obsolescence, expertise) => choix de l’ATCA (expertise Agata )

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EXOGAM2 Quelques motivations

Exogam 2 c’est principalement l’évolution de l’électronique et du DAQ d’Exogam

Meilleure localisation des γ incidents => Flash ADC et filtrage numérique

Réduction du temps Mort => transmission à haut débit (qq Ghz)

Fort taux de comptage => Méthode ADONIS (100 Khz)

Problème de maintenance VXI (obsolescence, expertise) => choix de l’ATCA (expertise Agata )

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EXOGAM2 Système de détection

CsI

De « Rencontre des jeunes chercheurs la houche 2007», Doan Quang Tuyen

16 clovers = 64 cristaux1 cristal = 4 segments

Soit :64 Inners256 segments64 CsI64 BGO

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EXOGAM2 Architecture Générale

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Global Trigger and

Synchronization

DigitalProcessing

Fast Analog to

Digital Conversion

Differential Preamplifiers

7 differential analog signals per crystal ICR < 100kHz per crystal

8 links per ATCA carrier

(1.4 Gb/s per ADC channel)

16 clovers = 64 crystals

2 crystals / 1 NIM board => 32 NIM boards

1 clover / 1 ATCA carrier => 16 carriers

1 link per hub

( 6 MB/s per crystal)

1 link per ATCA carrier

DAQ

KALMAN processing

1 link per ATCA carrier

( 2 Gb/s)

1 GTS supervisor and

16 GTS mezzanines

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EXOGAM2 Spécifications

1) Parameters:- Inner: E6MeV, E20MeV, Time, Time Stamping- Outers: E6MeV, Emirror, T30, T60, T90- BGO : Energy, veto- CSI: Energy, veto

2) Counting and data readout rate:- Maximum counting rate: 100kHz per crystal- Maximum data readout rate, (about 30 Bytes per crystal) : 3 MB/s per crystal

3) Trigger considerations:- Triggerless: Crystal parameters validation from inner discrimination signal

- Event trigger: Event validation from multiplicity signal - Common dead time: Event validation from EXOGAM2 multiplicity and ancillary detectors signals

4) High counting rate spectroscopy :- ADONIS (Algorithmic Development framewOrk for Nuclear Instrumentation and Spectrometry) : Energy processing based on a Kalman filter.- Main benefits: no tuning versus ICR, no balistic deficit.

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½ NIM ADC Front End layout: 1 crystal

EXOGAM2 Synoptique de « Digitiseur » NUMEXO2

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EXOGAM2 NIM ADC Front End layout: prototype 1 crystal

Ethernet

Inspections

Serial Link

Start/Stop

Analog Inputs

OpticalTransmitters andTransceivers

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EXOGAM2 NIM ADC Front End layout: prototype 1 crystal

ZL60101 12 x 2.7 Gbps Parallel Fiber Optic Link Transmitters- 8 raw digital samples lanes (14 bits@100MHz):(2 inners, 4 outers, 1 BGO, 1 CsI)

ZL60301 (4+4) x 2.7 Gbps Parallel Fiber Optic Link Transceivers- 4 Receivers: (Synchronization , 100 MHz clock, 5 Offsets data, Reset)- 2 Transmitters: (Start/Stop, Synchronization Return)

3M MDR connector,102 serie (2*20)- 7 analog differential inputs from preamps:(1 inner, 4 outers, 1 BGO, 1 CsI)- 5 analog differential outputs to preamps:(1 inner, 4 outers)

2 Lemo 00 coaxial connectors, 50Ω- Start/Stop NIM Input/output

Virtex 4 software /firmware blocks:

- Linux

- Communication links: Ethernet, Serial link

- ADC setup

- Analog and digital inspections

- Offset preamps control

- Start/stop transceiver

- ADC raw samples readout

- Synchronization (measurement of the raw samples time transmission for each lane)

- ADC self test

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Traitement numériqueCRISTAL A

Traitement numériqueCRISTAL B

Traitement numériqueCRISTAL C

Traitement numériqueCRISTAL D

Digital ProcessingCRYSTAL A

CRYSTAL B

CRYSTAL C

CRYSTAL D

Digital Processing

Digital Processing

Digital Processing

ATCA carrier layout: 1 clover

-Shelf management- 48V power

-Slow Control Ethernet(Base interface)

- Parameters fast readout (Fabric interface)

- START/STOP input

- I/O GTS supervisorI/O

1 NIM ADCFE

board

I/O1 NIM ADCFE

board

AGATA ATCA carrier

- Inner samples fast readout

SFP0

SFP1

EXOGAM2 The ATCA processing