Upgrade des ATLAS-Detektors
Entwicklung von Auslese-Elektronik für die ATLAS Flüssigargon-Kalorimeter
Blick auf eine Endkappe des LAr-Kalorimeters mit Ausleselektronik.
Der LHC wird in den kommenden Jahren mit immer höherer Luminosität betrieben werden. Die Detektoren müssen daher insbesondere an die sich überlagedernden Proton-Proton-Kollisionen und die Strahlungsbelastung angepasst werden. Daher entwerfen wir neue Auslese-Elektronik für die Kalorimeter des ATLAS-Detektors. Mit diesen Kalorimetern werden hauptsächlich Elektronen, Photonen, Tau-Leptonen und hadronische Jets gemessen, welche Hinweise auf interessante Physikereignisse sind. Um diese auch bei hohen Intensitäten schnell und effizient zu erkennen, entwickeln wir schnelle digitale Filter-Elektronik, Datenspeicher und
-übertragung. Wir arbeiten dazu mit FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und testen Industriestandards zur schnellen Telekommunikation wie ATCA (Advance Telecommunications Computing Architecture) und Multi-Gigabit-Ethernet.
Simulierter Signalpuls und daraus rekonstruierte Energie in einer Zelle des LAr-Kalorimeters
Zur Optimierung des Designs der Ausleselektronik haben wir ein umfangreiches Simulationspaket entwickelt, mit dem die Detektorsignale simulierter ATLAS-Ereignisse bei beliebiger Luminosität untersucht werden könnnen. Dabei werden sowohl elektronisches Rauschen als auch Effekte des sogenanenntes Ereignis-Pile-Up berücksichtigt. So kann die analoge und digitale Signalprozessierung an die Erfordernisse der Hochluminositätsphase des LHC, dem HL-LHC.
Untersuchungen zum Verhalten des ATLAS Vorwärtskalorimeters bei höchsten Luminositäten
Die im FCal absorbierten Teilchen erzeugen Wärme, die durch Kühlung abgeführt werden muss.
Da bei sehr hohen LHC-Luminositäten das ATLAS Vorwärtskalorimeter (FCal) extrem hohen Teilchenflüssen ausgesetzt ist, haben wir in Teststrahlmessungen untersucht, in welchem Luminositätsbereich die Kalorimetersignale weiterhin linear sind und in welchen Bereichen Nichtlinearitäten auftreten. Zudem haben wir umfangreiche Studien zur Erwärmung und möglicher Argon-Blasenbildung durchgeführt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Energietechnik der TU Dresden. Es zeigt sich, dass das ATLAS-FCal auch bei höchsten Luminositäten betrieben werden kann. Wie die Nichtlinearitäten erfolgreich korrigiert werden können, ist Teil unserer aktuellen Forschung.