Hardware implementation and testing of 4-channel fast electronics for a MCP detector

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using the Quartus software environment, simulation of time measurements for a fast collision monitor of particle beams based on chevron MCP assemblies was carried out. The measurement algorithm is based on the delayed coincidence method. 4-channel electronics for a detector on microchannel plates (MCP) based on high-speed comparators and FPGA EPM240 from ALTERA have been created. The test prototype was tested using a 4-channel nanosecond pulse generator, with an adjustable delay between channels. When using these comparators and FPGAs, it is possible to determine the time of registration of particles by a detector with an error of 100 ps, while the calculated speed of the reading circuit coincides with the measured one and is no more than 10 ns for each event for a 4-channel system.

Full Text

Restricted Access

About the authors

F. F. Valiev

Saint-Petersburg State University

Email: n.a.makarov@mail.spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

N. I. Kalinichenko

Saint-Petersburg State University

Email: n.a.makarov@mail.spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

N. A. Makarov

Saint-Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: n.a.makarov@mail.spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

G. A. Feofilov

Saint-Petersburg State University

Email: n.a.makarov@mail.spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 199034

References

  1. Колесников В.И., Зинченко А.И., Васендина В.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 4. С. 575; Kolesnikov V.I., Zinchenko A.I., Vasendina V.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 4. P. 451.
  2. Жеребчевский В.И., Мальцев Н.А., Нестеров Д.Г. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. T. 86. № 8. C. 1146; Zherebchevsky V.I., Maltsev N.A., Nesterov D.G. et al. // Bull. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 8. P. 948.
  3. Baldin A.A et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2020. V. 958. Art. No. 162154.
  4. Сандул В.C., Феофилов Г.А., Валиев Ф.Ф. // ЭЧАЯ. 2023. Т. 54. № 4. C. 848.
  5. Галактионов К., Руднев В., Валиев Ф. // ЭЧАЯ. 2023. Т. 54. № 3. C. 560.
  6. Беспалько В.А. // ПТЭ. 2009. № 2. С. 57.
  7. Будагов Ю.А., Семан М., Ситар Б. и др. Преобразователь время-код с наносекундным разрешением. Препринт ОИЯИ 13—84—395. Дубна, 1984.
  8. Абрамов Г.Н. Рециркуляционно-нониусный время-цифровой преобразователь. Патент РФ № 2730125 C1. 2020.
  9. Гурин Е.И., Коннов Н.Н., Механов В.Б., Попов К.В. // ПТЭ. 1997. № 3. С. 102.
  10. Букин М.А., Титов В.М. Время-цифровой преобразователь с наносекундным разрешением на основе ПЛИС Altera. Новосибирск: Ин-т ядерн. физики имени Г.И. Будкера СО РАН, 2001.
  11. Sanoa Y., Horiia Y., Ikenob M. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2017. V. 874. P. 50.
  12. Liu C., Wang Y. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. No 3.
  13. https://www.intel.ru/content/www/ru/ru/software/programmable/quartus-prime/overview.html

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Configuration of a system consisting of six detectors on a MCP with internal rings of MCP detectors.

Download (88KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Configuration diagram of detector #2. Large detector rings (not to scale).

Download (111KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Block diagram of four registration channels.

Download (200KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Block diagram of one of the channels of the time-code converter (TCC).

Download (102KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The element on which the time-code converter is built and the timing diagram.

Download (50KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Diagram obtained as a result of modeling in the Quartus environment [13] of the system processing a pair of Start-Stop pulses with a shift of 380 ps.

Download (368KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. 4-channel electronics module.

Download (143KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Oscillograms of signals from the detector on the MCP, 20 mV/div. (a), and the nanosecond pulse generator, 50 mV/div. (b).

Download (224KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Front panel of the program for input/output control.

Download (485KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dependence of the VDC code of one of the prototype channels on the introduced delay.

Download (70KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».