博士论文-PANDA实验EMC新型触发与数据获取系统研究

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题名	博士论文-PANDA实验EMC新型触发与数据获取系统研究
作者	王强
学位类别	博士
答辩日期	2011
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	刘振安
关键词	PANDA EMC TDAQ 软/硬件协同处理簇团查找
学位专业	核技术及应用
中文摘要	反质子湮灭实验装置（antiProton ANnihilation at DArmstadt，PANDA)是安装在德国达姆施达特市反质子研究机构(Facility for Antiproton and Ion Research，FAIR)高能储存环(High Energy Storage Ring，HESR)上的粒子谱仪装置。它利用高质量的冷反质子打固定靶实验来研究强相互作用、弱相互作用、物质的奇异态、强子结构等课题。; 对典型事例衰变道的研究显示，由于效率的原因PANDA实验不能采用传统的硬件触发的方式来进行快速事例筛选。这意味着来自探测器的信号经过前端自触发电子学处理后得到的数据将直接送到它的触发和数据获取系统，数据量很大。通过物理模拟研究，PANDA实验粒子的反应速率为20MHz，要处理的数据率将达到200GByte/s，传统的基于VME的数据获取系统已经无法满足它的需求。; 针对PANDA实验的特殊需求，我们研制了一套新的触发与数据获取 (Trigger and Data Acquisition，TDAQ)样机系统。它主要基于多片高端现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)的数据处理平台，具有很好的灵活性和很强的数据处理能力，满足PANDA多种物理研究目标的需求；它采用新的ATCA标准，利用full mesh高速串行互联背板及系统高可靠性上的特殊设计，满足实验的需求；基于嵌入式的设计方式在系统设计上减轻了系统设计的复杂性，同时基于IP核的模块化设计风格也提高了系统的灵活性和可扩展性。PANDA TDAQ系统是两级结构：第一级处理各子探测器的信息，利用一些在线特征提取算法提取事例的能量、位置，动量信息、并对带电粒子进行有效的粒子鉴别；第一级的结果在第二级进行组合，实现物理事例的初步重建，并根据PANDA的物理目标来进行事例筛选，筛选的结果送入离线的PC Farm进行离线处理。; 论文首先介绍PANDA实验及其对TDAQ系统的需求。接着介绍PANDA实验的新型TDAQ系统构架以及通用硬件平台的设计及实现。针对大型系统的设计，论文介绍嵌入式系统设计方法及其在PANDA TDAQ系统设计中的应用。论文着重介绍PANDA电磁量能器(Electromagnetic Calorimeter，EMC)快速簇团重建算法的模拟、设计、实现及验证方法。
语种	中文
学科主题	核技术及应用
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209788]
专题	实验物理中心_学位论文和出站报告
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王强. 博士论文-PANDA实验EMC新型触发与数据获取系统研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.