Akviziční systém pro LHC Abort Gap Monitor - Pacner, Petr (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2022)
Beam Dump Systém velkého hadronového urychlovače LHC je jedním z jeho kritických systémů. Ten se stará o odvedení urychlovaného svazku z~prostoru urychlovače do míst, kde je absorbován. Pro jeho funkci využívá takzvaný Abort Gap - prázdné místo ve svazku bez částic. Toto místo vznikne při injektování částic do LHC. Injekce není nikdy dokonalá, tudíž Abort Gap vždy nějaké částice obsahuje. Určitá výše energie může způsobit škody na zařízení. Proto je toto množství nutné kontinuálně měřit. K tomuto účelu slouží Abort Gap Monitor. Současná nainstalovaná verze Abort Gap Monitor využívá k měření analogové integrátory. Ty komplikují kalibrační proces z důvodu jejich výrobních nepřesnosti. Aby se tak zvýšila univerzálnost a reprodukovatelnost měření je snaha vytvořit akviziční systém, který využije digitální integraci. Tato práce si klade za cíl vytvořit, verifikovat a implementovat digitální akviziční systém. Akviziční systém je jeden z hlavních částí nového CERN SY-BI Abort Gap Monitor. Tento dokument je rozdělen na čtyři částí. První z nich stručně popisuje strukturu Beam Dump Systém a význam Abort Gap. V druhé části je popsán princip měření Abort Gap a metodologie vyhodnocování dat z Abort Gap Monitor. Následuje třetí část popisující současný systéme a jeho známé nedostatky. Pak se zabývá novou topologii Abort Gap Monitor a vývojem jeho akvizičního systému. Poslední oddíl tohoto dokumentu prezentuje simulace a měření získané pomocí nové realizace Abort Gap Monitor akvizičního systému a diskutuje návrhy pro další vývoj.

The Beam Dump System of the LHC Large Hadron Collider is one of its critical systems. It is responsible for changing the trajectory of the beam towards the beam dump. For its functionality it uses an Abort Gap - a space with no particles within a beam structure. This gap is formed during the injection of the particles into the LHC. The injection is never ideal hence Abort Gap always contains some particles. Energy accumulated in the Abort Gap can cause various damages and so its amount has to be continuously estimated. This is the purpose of an Abort Gap Monitor. The currently deployed Abort Gap Monitor uses analog integrators to measure the particle population. This makes the instrument difficult to calibrate due to its hardware inaccuracies. To improve the system measurement versatility and reproducibility the effort is made to create an acquisition system with digital integration. This work aims to design, verify and implement the digital acquisition system. The digital acquisition system serves as one of the major parts of the new CERN SY-BI group Abort Gap Monitor. This document is split into four sections. The first briefly describes the structure of the Beam Dump System and the importance of the Abort Gap. The second section explains the principle of Abort Gap measurements and the data evaluation methodology. The third section describes the current system design and its issues. Then it focuses on the new Abort Gap Monitor topology followed by acquisition system development. The last section presents the simulations and measurements obtained with the new Abort Gap Monitor Acquisition System and discusses further development steps.
LHC Abort Gap Monitor acquisition system
Keywords: FPGA; LHC; MCP-PMT; ADC; BSRA; BSRT; VME64x; abort gap; beam dump system; synchrotronové záření; FPGA; LHC; MCP-PMT; VME64x; Abort Gap; Abort Gap Monitor; Beam Dump System; Non-invasive beam measurement