高空间分辨率探测器系统基于可重新配置的双FPGA方法进行巧合测量
Marco Cautero1,2, Fabio Garzetti3, Nicola Lusardi3
1Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trieste, 34127 Trieste, Italy.
Sensors (Basel, Switzerland)
|August 29, 2024
概括
本研究介绍了一种使用两个现场可编程网关阵列 (FPGA) 进行高精度粒子检测的新型时间到数字转换器 (TDC). 这种先进的系统实现了12比秒的时间分辨率,这对于时间分辨率光谱和巧合测量至关重要.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 化学 化学 化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 时间分辨率的光谱和电子离子巧合技术需要精确的时间信息.
- 探测器需要为检测到的粒子提供空间和时间数据 (x,y,时间).
- 现有的电子设备通常依赖于时间到数字转换器 (TDC) 和现场可编程网关阵列 (FPGA) 来获取数据.
研究的目的:
- 设计和实施具有高时间分辨率的创新TDC系统.
- 为了实现材料和化学分析的先进时间分辨率测量.
- 开发一个灵活的数据采集系统,用于巧合测量.
主要方法:
- 使用AMD/Xilinx Artix® 7 FPGA实现TDC,以实现高精度计时.
- 使用英特尔Cyclone® 10 FPGA进行数据采集和外部连接.
- 优化系统以同时进行八通道操作,并有扩展潜力.
主要成果:
- 实现了TDC的时间精度为12皮秒.
- 开发了一个共生FPGA架构,用于高效的数据管理.
- 已证明适用于多通道巧合测量.
结论:
- 设计的TDC系统满足了高级时间解析研究的严格要求.
- 双FPGA方法为粒子检测提供了强大的和可扩展的解决方案.
- 这一创新在复杂的实验设置中促进了精确的时间相关性.
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