Laboratrium Elektroniczne

Pracownia elektroniczna ZFJ zajmuje się rozwojem dedykowanej elektroniki do odczytu detektorów promieniowania jonizującego zarówno w małej skali (na potrzeby małych eksperymentów) jak i wielokanałowych systemów typowych dla eksperymentów wysokiej energii. W ramach rozwoju elektroniki współpracujemy z wieloma wiodącymi ośrodkami w kraju jak w zagranicy specjalizujący się w rozwoju wysoko-zintegrowanej elektroniki analogowej i cyfrowej. Do najważniejszych zrealizowanych projektów należą:

  • System odczytu gazowego detektora kaskady elektromagnetycznej dla detektora HADES (www-hades.gsi,de) obejmujący blisko 20 000 kanałów z torem  analogowym i cyfrowym. Układ analogowy typu ASIC został wykonany we współpracy z AGH (grupa prof. W. Dąbrowskiego), natomiast układ cyfrowy oraz rozpoznawania kaskad z Uniwersytetem w Giessen (Prof. W. Kuehn)
    [Szczegółowy opis można znaleźć w: A.Balanda et al. “Development of a Fast Pad Readout System For The HADES  Shower Detector” Nucl. Instr. .Meth. A417 (1998)360,  The HADES Pre-Shower detector Nucl. Instr. Meth. A531 (2004) 445]
     
  • Uniwersalna płyta odczytu oparta na programowalnych układach FPGA z rozszerzeniami do pomiaru czasu (TDC), amplitudy(ADC) oraz transmisji danych w standardzie GBEthernet Trigger and Read-out Board (TRB) wykonana we współpracy z GSI Darmstadt (dr. M. Traxler). Płyta jest stosowana w wielu eksperymentach dużej i średniej skali o architekturze hierarchicznej z centralnym system wyzwania. Jej uniwersalność  zapewnia jej wypełniane szeregu funkcji pomiarowych od wielokanałowych układów TDC, ADC ze zintegrowanym system transmisji danych  po układy dystrybucji danych i sterowania systemów wyzwalania.
    [Szczegółowy opis można znaleźć w: A general purpose trigger and readout board for HADES and FAIR-experiments, IEEE Transactions of Nuclear Scienc e 55 (1) (2008) 59
     
  • Tor elektroniki do odczytu detektorów dryfowych rozwinięty dla eksperymentu PANDA (www-panda.gsi.de) oparty na konfigurowalnym układzie analogowym typu ASIC (PASTTREC) rozwinięty we współpracy z AGH (Prof. M. Idzik) oraz wielokanałowych układach TDC  implementowanych w układach FPGA płyt TRB.
    [Publikacje: G. Korcyl et al. Readout Electronics and Data Acquisition for Gaseous Tracking Detectors, IEEE Trans.Nucl.Sci. 65 (2017) no.2, 821-827, D. Przyborowski Development of a dedicated front-end electronics for straw tube trackers in the bar PANDA experiment JINST 11 (2016) no.08, P08009]

  • System przetwarzania danych tomograficznych bazujący na zaprojektowanej płycie elektronicznej wyposażonej w układ hybrydowy Xilinx Zynq (FPGA + ARM). Płyta pozwala na przetwarzanie do 16 multi-gigabitowych potoków danych i generowanie wizualizacji danych tomograficznych w czasie rzeczywistym.

    [Publikacje: G. Korcyl et al. Evaluation of Single-Chip, Real-Time Tomographic Data Processing on FPGA – SoC Device IEEE Trans. Med. Imaging (2018)]

  • Prototyp systemu akwizycji danych dla eksperymentu PADA (https://panda.gsi.de) składający się z elektroniki czołowej, koncentratorów danych, systemu synchronizacji podsystemów SODANet oraz infrastruktury procesującej dane. Wszystkie elementy systemu bazują na elektronice wyposażonej w układy FPGA, na których implementowane są mechanizmy komunikacji oraz algorytmy przetwarzania danych takich jak na przykład rekonstrukcja śladów przelotu cząstek przez detektory.

 

Laboratorium jest bogato wyposażone w płyty ewaluacyjne z najnowszymi układami FPGA, takimi jak Xilinx Zynq MPSoC Ultrascale+ czy Virtex Ultrascale. Pozwala to na prowadzenie szerokiego spektrum badań nad wykorzystaniem technologii FPGA do różnych zastosowań, takich jak akceleracja sieci neuronowych czy obliczeń Monte Carlo.