Sistema de adquisición dedatos para un experimentode detección directa demateria oscura (ANAIS)Miguel Ángel OlivánTFM Diri...
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Experimento ANAIS –Detección directa Experimentos con distintas tecnologías:  CDMS, DAMA/LIBRA Modulación anual de ritmo...
ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, c...
Experimento ANAIS Área de Atómica y Nuclear, Universidad de Zaragoza Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC) Proyecto...
Papel dentro de ANAIS Sistema de adquisición de datos Ayuda y validación del diseño Montaje, test y optimización hardwa...
ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, c...
Infraestructura ANAIS
Infraestructura ANAIS
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Requisitos - Señal
Requisitos Adquisición Bajo umbral de detección Resolución temporal ~ ns Escalabilidad Estabilidad y monitorizabilidad...
ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, c...
Diseño Etapas analógicas y trigger por detector Digitalización de señal y otros parámetros en módulos en un bus VME Sof...
Diseño: hardware detector
Diseño: digitalización Trigger level: Gestión del disparo Matacq: Módulo de digitalización QDC: charge­to­digital conve...
Diseño: software
Diseño: Matacq Matrix Acquisition 12 bit, 2 GSamples/s 300 MHz Bandwidth Tiempo muerto: ~ ms”Very high dynamic range a...
Diseño: tiempo muerto Descontar el tiempo muerto es necesario para: cálculo de ritmo para observación de modulación com...
Diseño – Poll
Diseño – IRQ
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Caracterizacióntiempo muerto Medida el tiempo muerto en las distintas configuraciones: IRQ vs. Poll, Escritura síncrona ...
Pruebas de conjuntoRuido Poll
OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
OptimizaciónLatencia IRQ vs. PollIRQ = Poll1.95 ms
Pruebas de conjunto Dificultad de pruebas y ajustes en Canfranc Pruebas en Universidad de Zaragoza Generación de pulsos...
ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, c...
Conclusiones Estabilidad Caracterización del sistema Optimización  Completo: adquisición y análisis Monitorización, a...
Conclusiones
Trabajos futuros Optimización de la EMC Análisis de datos: área a baja energía, otros parámetros Control de parámetros ...
Sistema de adquisición dedatos para un experimentode detección directa demateria oscura (ANAIS)
Transparencias extra
Tecnología Matacq
Caracterizacióntiempo muerto
Caracterizacióntiempo muerto
OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll✗ Instrumentación driver bridge VME­PCI✗ Parche tiempo real✗ Planificador prioridades fij...
OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
Diseño: hardware detector
Diseño: hardware
Diseño – ImplementaciónSoftware Almacenamiento asíncrono Configuración: YAML Formato ROOT Descarga condicional
Diseño – ImplementaciónSoftware
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Sistema de adquisición de datos para un experimento de detección directa de materia oscura (ANAIS)

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Sistema de adquisición de datos para un experimento de detección directa de materia oscura (ANAIS)

  1. 1. Sistema de adquisición dedatos para un experimentode detección directa demateria oscura (ANAIS)Miguel Ángel OlivánTFM Dirigido por: Enrique F. Torres MorenoMáster en Ingeniería de Sistemas e Informática 2011/2012Posgrado en Ingeniería Informática
  2. 2. Experimento ANAIS –Materia oscura 23% del universo parece ser materia oscura Cúmulo bala Velocidad de rotación de las galaxias espirales
  3. 3. Experimento ANAIS –Detección directa Experimentos con distintas tecnologías:  CDMS, DAMA/LIBRA Modulación anual de ritmo de interacciones  de baja energía. Requisitos: Masa de detección Tiempo de medida del orden de años Bajo fondo radioactivo Bajo umbral
  4. 4. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  5. 5. Experimento ANAIS Área de Atómica y Nuclear, Universidad de Zaragoza Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC) Proyectos MICINN y MEC , Consolider­Ingenio 2010 (MULTIDARK y CPAN) 6 profesores, 3 PostDoc, 2 Doctorandos 2 Técnicos
  6. 6. Papel dentro de ANAIS Sistema de adquisición de datos Ayuda y validación del diseño Montaje, test y optimización hardware Diseño e implementación software Operación Software de preparación de datos para el análisis Software diverso (análisis de ruido, paralelización y optimización del analisis de datos,...) Otros
  7. 7. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  8. 8. Infraestructura ANAIS
  9. 9. Infraestructura ANAIS
  10. 10. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  11. 11. Requisitos - Señal
  12. 12. Requisitos Adquisición Bajo umbral de detección Resolución temporal ~ ns Escalabilidad Estabilidad y monitorizabilidad Tiempo muerto: medir, acotar y reducir
  13. 13. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  14. 14. Diseño Etapas analógicas y trigger por detector Digitalización de señal y otros parámetros en módulos en un bus VME Software de adquisición
  15. 15. Diseño: hardware detector
  16. 16. Diseño: digitalización Trigger level: Gestión del disparo Matacq: Módulo de digitalización QDC: charge­to­digital converter TDC: time­to­digital converter Pattern Unit: patrón de trigger    de diferentes detectores
  17. 17. Diseño: software
  18. 18. Diseño: Matacq Matrix Acquisition 12 bit, 2 GSamples/s 300 MHz Bandwidth Tiempo muerto: ~ ms”Very high dynamic range and high sampling rate VME digitizing boards for physics experiments” Breton, D.; Delagnes, E.; Houry, M. IEEE Transactions on Nuclear Science Volume: 52 , Issue: 6 , Part: 2 (2005)
  19. 19. Diseño: tiempo muerto Descontar el tiempo muerto es necesario para: cálculo de ritmo para observación de modulación comparación cuantitativa de ritmo con simulaciones Disminuirlo   mayor tiempo de detección→ Dos estrategias de adquisición con distinto impacto: Poll IRQ
  20. 20. Diseño – Poll
  21. 21. Diseño – IRQ
  22. 22. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  23. 23. Caracterizacióntiempo muerto Medida el tiempo muerto en las distintas configuraciones: IRQ vs. Poll, Escritura síncrona vs. Asíncrona Poll asynch. 1.97 ms, IRQ asynch 2.09 ms Verificación de medidas saturando adquisición modelando respuesta a señales periódicas
  24. 24. Pruebas de conjuntoRuido Poll
  25. 25. OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
  26. 26. OptimizaciónLatencia IRQ vs. PollIRQ = Poll1.95 ms
  27. 27. Pruebas de conjunto Dificultad de pruebas y ajustes en Canfranc Pruebas en Universidad de Zaragoza Generación de pulsos Prototipo y fuentes radioactivas Imposibilidad de reproducir todas las condiciones Pruebas finales en Canfranc
  28. 28. ÍNDICE Experimento ANAIS Infraestructrura ANAIS Requisitos Adquisición Diseño e implementación Pruebas de conjunto, caracterización y optimización: UZ y LSC Conclusiones y trabajos futuros
  29. 29. Conclusiones Estabilidad Caracterización del sistema Optimización  Completo: adquisición y análisis Monitorización, automatización
  30. 30. Conclusiones
  31. 31. Trabajos futuros Optimización de la EMC Análisis de datos: área a baja energía, otros parámetros Control de parámetros ambientales: temperatura, voltajes HV, flujo de radón, control de ruido, ... Parche linux tiempo real
  32. 32. Sistema de adquisición dedatos para un experimentode detección directa demateria oscura (ANAIS)
  33. 33. Transparencias extra
  34. 34. Tecnología Matacq
  35. 35. Caracterizacióntiempo muerto
  36. 36. Caracterizacióntiempo muerto
  37. 37. OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll✗ Instrumentación driver bridge VME­PCI✗ Parche tiempo real✗ Planificador prioridades fijas POSIX: SCHED_FIFO✔Generación IRQ con el trigger
  38. 38. OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
  39. 39. OptimizaciónLatencia IRQ vs. Poll
  40. 40. Diseño: hardware detector
  41. 41. Diseño: hardware
  42. 42. Diseño – ImplementaciónSoftware Almacenamiento asíncrono Configuración: YAML Formato ROOT Descarga condicional
  43. 43. Diseño – ImplementaciónSoftware
  44. 44. Pruebas de conjunto –Universidad Zaragoza
  45. 45. Pruebas de conjunto - LSC

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