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Previous issue date: 2015-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Experimentos modernos de física de altas energias têm demandando cada vez
mais a utilização de técnicas avançadas de instrumentação eletrônica, devido principalmente
ao grande número de sensores e a alta taxa de eventos gerados nesses
experimentos, como é o caso do LHC (Large Hadron Collider), o maior e mais energético
acelerador de partículas do mundo. Para a segunda tomada de dados do LHC,
o sistema de primeiro nível de seleção on-line de eventos do ATLAS, um dos maiores
detectores do LHC, irá adicionar informação de posição (informação topológica) dos
sinais detectados pelo detector para aumentar a eficiência de seleção de eventos para
variados processos de física, como o decaímento de hádron B em um par de múons
de baixo momento e os decaímentos originados de processos de violação de sabor
leptónico. Um dedicado Processador Topológico (L1Topo) foi desenvolvido para
selecionar eventos baseados em sua topologia e fornecer o resultado para o CTP
(Processador Central de Seleção de Eventos). Esta dissertação aborda o trabalho
desenvolvido na atualização da Interface de Múon para o Processador Central de
Seleção de Eventos (MUCTPI), que irá transmitir informação de posição de múons
para o processador topológico através de saídas elétricas originalmente desenvolvidas
para teste e monitoração. Portanto, um sistema de testes foi desenvolvido e
resultados gerados pelo dispositivo demonstraram a viabilidade de atualização do
sistema MUCTPI para que dados sejam enviados através de suas saídas elétricas
com uma taxa de transmissão (320 MHz) 8 vezes maior que a taxa inicialmente
prevista em projeto. Em seguida, são abordados os desenvolvimentos em FPGA do
programa embarcado do sistema MUCTPI para a codificação de informação topológica
de múon, bem como os desafios para o desenvolvimento de um sistema de baixa
latência. Esta inclui ainda, simulações computacionais da operação do programa
embarcado desenvolvido para o sistema MUCTPI, testes no equipamento através
de interfaces de monitoração e testes de integração com o processador L1Topo, que
demostraram a eficácia do desenvolvimento. / Modern high-energy physics experiments, such as those taking place at the LHC
(Large Hadron Collider), require the use of advanced electronic instrumentation to
cope with the high number of sensor channels operating at a high rate. During the
first data taking run of the LHC, the proton-proton luminosity delivered to ATLAS
and CMS, two of its four detectors, made possible the discovery of the Higgs boson.
For the second LHC data-taking run, the first level trigger of ATLAS will use the
geometry of particle tracks (topological information) aiming at the increase of the
trigger efficiency of several physics processes, such as the B-hadrons decaying to two
low-pT muons and lepton flavor violation decays. For this purpose, a dedicated
Topological Processor (L1Topo) was developed to process topological algorithms and
provide additional trigger inputs to the CTP (Central Trigger Processor), which is
in charge of reducing the collision rate of 40 MHz to a Level-1 event rate of 75 kHz
based on event information from the calorimeters and muon spectrometer.
This dissertation presents the upgrade of the existing Muon-to-Central-Trigger-
Processor Interface (MUCTPI) with the objective of transmitting muon topological
information to L1Topo through electrical trigger outputs initially intended, solely,
for testing and monitoring purposes. As a first step, an error-rate test system has
been developed and its results have demonstrated the possibility of reliably transmitting
data through the trigger outputs at 320 MHz, eight times the nominal
transmission rate (40 MHz). In addition, here is presented the FPGA firmware
developments for the MUCTPI to encode and transmit the muon topological information.
Furthermore, this work includes computer simulations of the MUCTPI
firmware operation, hardware tests using the debugging interface, and integration
tests with L1Topo processor, which have demonstrated the functionality of the upgraded
MUCTPI system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/881 |
| Date | 26 February 2015 |
| Creators | Oliveira, Marcos Vinícius Silva |
| Contributors | Cerqueira, Augusto Santiago, Haas, Stefan Ludwig, Spiwoks, Ralf Dieter, Andrade Filho, Luciano Manhães de |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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