Супер c-τ фабрика – строящийся в Институте ядерной физики (ИЯФ СО РАН) новый ускорительно-накопительный комплекс большой светимости для всестороннего изучения физики c-кварка и τ-лептона. Проектная светимость установки – 1035 см–2 ·с–1, что позволяет в десятки раз увеличить объем экспериментальной информации. Но в то же время такая светимость накладывает жесткие требования к детектору частиц, в задачу которого входят регистрация рождаемых частиц и вычисление их основных характеристик – энергий и импульса. Одной из главных подсистем детектора является электромагнитный калориметр, в котором для идентификации частиц и измерения энергии γ-квантов используются сцинтилляционные счетчики. В качестве сцинтиллятора в проекте Супер c-τ фабрики будут использоваться кристаллы чистого йодистого цезия (CsI) с временем высвечивания 30 нс.
Основными задачами считывающей электроники являются формирование сигналов с зарядочувствительных предусилителей для минимизации уровня электронного шума, оцифровка сигнала с анализом формы для вычисления основных характеристик – амплитуды, времени появления и качества аппроксимации, формирование пакетов для передачи в общую систему сбора данных. Данные задачи предполагается решить с помощью специальной 16-канальной платы усилителей-формирователей и АЦП. На данный момент разрабатывается ее четырехканальный прототип, на котором необходимо отладить работу модуля и проверить передачу данных по волоконно-оптической линии связи.
Данная статья посвящена разработке прототипа модуля сбора регистрирующей электроники электромагнитного калориметра Супер c-τ фабрики. В работе рассмотрена общая система сбора данных калориметра, приведены принципиальная схема формирующего усилителя и дизайн печатной платы, описана структура проекта цифровой обработки сигнала и промежуточные результаты разработки алгоритма вычисления основных характеристик сигнала.
1. Групен К. Детекторы элементарных частиц: пер. с англ. – Новосибирск: Сибирский хронограф, 1999. – 408 с.
2. Онучин А.П. Экспериментальные методы ядерной физики: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. – 220 с.
3. Глушак А.А. Модуль сбора данных электромагнитного калориметра Супер C-tau фабрики: выпускная квалификационная работа. – Новосибирск, 2019. – 63 с.
4. Глушак А.А., Жуланов В.В., Аульченко В.М. Модуль сбора данных электромагнитного калориметра Супер C-tau фабрики // Интеллектуальный потенциал Сибири: 27-я региональная научная студенческая конференция, г. Новосибирск, 23–25 сентября 2019 г.: сборник научных трудов: в 3 ч. – Новосибирск, 2019. – Ч. 2. – С. 367–368.
5. Глушак А.А., Жуланов В.В., Аульченко В.М. Разработка прототипа модуля сбора данных электромагнитного калориметра Супер с-tau фабрики // Интеллектуальный потенциал Сибири: 27-я региональная научная студенческая конференция, г. Новосибирск, 23–25 сентября 2019 г.: сборник научных трудов: в 3 ч. – Новосибирск, 2019. – Ч. 3. – С. 339–344.
6. Глушак А.А. Формирующий усилитель спектрометрического канала регистрации сигналов // Наука и практика: проектная деятельность – от идеи до внедрения: материалы VIII региональной научно-практической конференции, Томск, 2019. – Томск, 2019.– Ч. 2. – С. 473–476.
7. Глушак А.А., Жуланов В.В. Модуль сбора данных регистрирующей электроники электромагнитного калориметра Супер c-tau фабрики // Наука. Технологии. Инновации: сборник научных трудов: в 9 ч. – Новосибирск, 2019. – Ч. 1. – С. 14–18.
8. Супер Чарм–Тау фабрика. Концептуальный проект Ч. 1 (физическая программа, детектор) / В.В. Анашин, А.В. Анисёнков, В.М. Аульченко и др. – Новосибирск: ИЯФ СО РАН, 2018. – 136 с.
9. Кирина М., Фомина К. Программа схемотехнического моделирования Multisim: описание программы. – URL: http://ikit.edu.sfu-kras.ru/CP_Electronics/pages/soft/multisim/manual.pdf (дата обращения: 28.11.2019).
10. Памятка разработчику. Вып. 5. Проектирование для автоматического монтажа. – Минск: Нанотех, 2004. – 25 с.
11. Структура и алгоритм функционирования аппаратуры многоканального кристаллического калориметра для работы при больших загрузках / В.М. Аульченко, В.Н. Жилич, В.В. Жуланов, А.С. Кузьмин, Д.В. Матвиенко, К. Миябаяши, И. Накамура, Ю.В. Усов, Б.Г. Чеон, Б.А. Шварц, В.Е. Шебалин // Автометрия. – 2015. – Т. 51, № 1. – С. 39–47.
12. Шебалин В.Е. Электромагнитный калориметр детектора Belle-II // Физика элементарных частиц и атомного ядра. – 2018. – Т. 49, вып. 4. – С. 1392–1400.
13. Time and energy reconstruction at the electromagnetic calorimeter of the Belle-II detector / V. Aulchenko, A. Bobrov, T. Ferber, A. Kuzmin, K. Miyabayshi, G. De Nardo, V. Shebalin, A. Sibidanov, Yu. Usov, V. Zhulanov // Journal of Instrumentation. – 2017. – Vol. 12 (08). – P. C08001.
14. Воевода А.А., Филюшов В.Ю. Эквивалентные преобразования определенного класса нелинейных систем с переходом от интеграла по времени к интегралу по параметру // Сборник научных трудов НГТУ. – 2017. – № 1. – С. 38–52.
15. Глушак А.А., Жуланов В.В. Модуль сбора данных регистрирующей электроники электромагнитного калориметра Супер c-tau фабрики // Наука. Технологии. Инновации: сборник научных трудов: в 9 ч. – Новосибирск, 2019. – Ч. 6. – С. 75–78.
Глушак А.А. Модуль сбора данных регистрирующей электроники электромагнитного калориметра Супер c-τ фабрики // Сборник научных трудов НГТУ. – 2019. – № 3–4 (96). – С. 64–74. DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-64-74.
Glushak A.A. Modul' sbora dannykh registriruyushchei elektroniki elektromagnitnogo kalorimetra Super c-τ fabriki [Data collection module the registering electronics of the electromagnetic calorimeter Super c-τ factory]. Sbornik nauchnykh trudov Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – Transaction of scientific papers of the Novosibirsk state technical university, 2019, no. 3–4 (96), pp. 64–74. DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-64-74.
