Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften

Der ATLAS-Pixeldetektor

Moderne Teilchendetektoren bestehen aus einer Vielzahl von Zellen, die Energiedepositionen der sie passierenden Teilchen messen und so die Rekonstruktion der Teilchenspur oder die Messung der Teilchenenergie ermöglichen. Der ATLAS-Pixeldetektor befindet sich sehr nah am Wechselwirkungspunkt und die mit dem Detektor ermittelten Raumpunkte bilden die Startpunkte der  Spurrekonstruktion. Der Detektor umfasst vier zylindrische Lagen im Zentrum und drei Kreisscheiben an den Endkappen. Die zentralen Messlagen befinden sich bei den Radien R = 33,25 mm, 50,5 mm, 88,5 mm und 122,5 mm.

Die Abbildung zeigt eine schematische Zeichnung des ATLAS-Pixeldetektors. Im Zentrum sind die zyliderförmig angeordneten Detektorstrukturen zu sehen.

Beiträge der Wuppertaler EEP-Arbeitsgruppe

Die Arbeitsgruppe Experimentelle Elementarteilchenphysik (EEP) der Universität Wuppertal hat mit drei verschiedenen Teilprojekten zum Bau des ATLAS-Pixeldetektors beigetragen: dem Detektorversorgungs- und kontrolsystem, der Detektorauslese und den mechanischen Tragestrukturen für die Detektormodule. Die Forschenden nutzen ihre Expertise im Bereich der Analog- und Digitalelektronik um Komponenten für den Neubau des ATLAS-Pixeldetektors zu entwickeln und zu bauen.

Das Detektorversorgungs- und Kontrollsystem

Das Detektorversorgungs- und Kontrollsystem regelt und überwacht den ATLAS-Detektor. Gleichzeitig ist es für die Sicherheit von Personal und Detektor verantwortlich und muss einen stabilen Betrieb rund um die Uhr gewährleisten. Es überwacht die Hardware, prozessiert die Überwachungsdaten, greift gegebenenfalls regulierend ein und speichert all die Werte, die für eine spätere Analyse notwendig sind. Vom Operator gesendete Befehle werden an die Hardware weitergeleitet und Zustandsänderungen zurückgemeldet.

Ein weites Spektrum verschiedener Hard- und Software Aufgaben ist zu erfüllen, um ein komplettes Kontrollsystem aufzubauen. Im Bereich der Hardware beinhaltet dieses:

  • Auswahl geeigneter Sensoren
  • Entwicklung der Ausleseelektronik
  • Entwicklung detektorspezifischer Versorgungseinheiten
  • Entwurf und Bau von Sicherheitssystemen (Interlock)
  • Messdaten Erfassung und Weiterleitung zum Rechner

Das Zusammenspiel komplexer Softwarepakete ist notwendig, um einen reibungsfreien Betrieb des Detektors zu gewährleisen. Dazu gehören:

  • Prozessierung der Messdaten
  • Regelprozesse
  • Zuordnung zwischen Verkabelung der Hardware und Softwaredarstellung (‚Mapping’)
  • Konfiguration des Systems je nach Messaufgabe
  • Schnittstelle für das Schichtpersonal (graphische Oberflächen, Aufbereitung der Informationen, Befehle zum Betrieb des Detektors)
  • Trendanalysen für kritische Werte
  • Korrekturmaßnahmen, wenn Parameter nicht im geforderten Bereich liegen (‚recovery procedures’)
  • Archivierung der Daten
  • Erzeugung von Warn u. Alarmmeldungen
  • Schnittstelle zum Datennahmesystem
  • Schnittstelle des Subdetektors zum Gesamtexperiment

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