Настольный 64-канальный блок Citiroc для FERS-5200 DT5202

Особенности:

• 64-канальный интерфейсный модуль для считывания данных SiPM, содержащий две ASIC-системы Weeroc Citiroc-1A
• Входит в состав FERS-5200, платформы CAEN для считывания данных с больших массивов детекторов (SiPM, MA-PMT, газовые трубки, Si-детекторы, ...)
• Встроенный источник питания A7585D SiPM
• Режимы сбора данных: спектроскопия (PHA), подсчет, синхронизация с помощью ToT
• Масштабируемость и простота синхронизации: от одного автономного модуля FERS для создания прототипов до многих тысяч каналов с простой древовидной структурой сети. С помощью одной платы концентратора DT5215 можно управлять до 128 устройствами DT5202, т.е. до 8192 пикселей SiPM
• Гибкость: полный набор аксессуаров для дистанционной настройки датчиков
• Модульность: несколько модулей FERS могут быть размещены на большом объеме детектора и управляться с помощью платы концентратора DT5215
• Компактность: интерфейсные платы с высокой плотностью каналов ASIC и эффективным подключением к объединительной плате детектора
• Доступно программное обеспечение с открытым исходным кодом Janus 5202 для управления платой и DAQ
• Модуль FERS в штучной упаковке (DT5202) для настольного использования или без него (A5202) для настраиваемых механических рам

Описание:

FERS-5200 ‐ это интерфейсная система считывания данных, предназначенная для считывания данных с больших массивов детекторов, таких как SIPM, многоанодные фотоэлементы, детекторы на кремниевых полосках, проволочные камеры, GEMs, газовые трубки и другие. FERS‐5200 - это распределенная и масштабируемая система, в которой каждый модуль представляет собой небольшую плату, вмещающую 64 или 128 каналов с предварительным усилителем, формирователем, дискриминатором, АЦП, логикой запуска, синхронизацией, локальной памятью и интерфейсом считывания. В большинстве случаев интерфейсная часть основана на микросхемах ASIC, которые обеспечивают высокую плотность и экономичность интеграции многоканальной считывающей электроники в модули небольшого размера и с низким энергопотреблением.

Первым разрабатываемым модулем FERS‐5200 является A5202 (DT5202 ‐ это коробочная версия для настольного использования), который использует чип Citiroc-1A производства WeeROC для считывания данных SiPM. Точнее, в DT5202 встроены две микросхемы Citiroc‐1A (64 канала считывания). Каждый канал считывания состоит из предусилителя, медленного формирователя с датчиком пиковых значений и быстрого формирователя, за которым следует дискриминатор. Пиковые значения, полученные с каждого Citiroc‐1A, последовательно преобразуются (мультиплексированный выходной сигнал) АЦП. 64‐канальные саморегулирующиеся устройства (выходы дискриминатора) могут использоваться для подсчета, отметки времени, определения информации о превышении порогового значения по времени (ToT), а также для генерации триггера на плате, который запускает аналого-цифровое преобразование. Плата DT5202 также оснащена модулем питания A7585D для смещения SIPM и интерфейсами для считывания, синхронизации и управления.

Наиболее подходящими режимами сбора данных DT5202 являются:

Режим спектроскопии: Этот режим (также обозначаемый как Pulse Height Analysis, PHA) работает с глобальным (групповым) триггером, который либо поступает из внешнего источника, либо генерируется комбинацией самоподключающихся каналов. Как только активируется триггер, все каналы одновременно начинают аналого-цифровое преобразование амплитуды импульса.
Режим подсчета: В этом режиме самозапуски каждого канала подсчитываются индивидуально, а интервалы счета определяются внутренним периодическим элементом с программируемой шириной или внешним сигналом.
Режим синхронизации: Этот режим генерирует список отдельных временных меток (называемых эталонным сигналом времени), дополнительно объединенный с информацией о превышении порогового значения времени (ToT), которая дает приблизительную оценку амплитуды импульса. 
Одно устройство DT5202 можно использовать автономно, без какого-либо дополнительного оборудования, просто подключив к ПК через USB 2.0 или Ethernet 10/100T.

Для больших систем считывания данных можно создать гибкую и масштабируемую сеть устройств с помощью высокоскоростной оптической линии связи TDlink, которая позволяет последовательно соединять до 16 устройств FERS‐5200, обеспечивая считывание данных, синхронизацию между устройствами и передачу команд (например, триггеров, времени). сброс настроек и т.д.). DT5215 ‐ это плата сбора данных (FERS‐CB), содержащая 8 устройств TDlink master, которые позволят управлять до 128 устройствами FERS-5200.

DT5202 полностью поддерживается программным обеспечением CAEN Janus 5202 с открытым исходным кодом для Windows® и Linux®.  Janus может работать в консольном режиме (программа на C, без графики) или подключаться к графическому интерфейсу, написанному на Python. Графический интерфейс имеет панели настройки и управления запуском, которые упрощают управление сбором данных. Как консольный, так и графический режимы позволяют получать данные с нескольких панелей, управлять построением событий и временными гистограммами, отображать статистику данных, строить гистограммы и сохранять выходные данные, включая спектры и файлы списков с полученными временными данными.

Широкий ассортимент адаптеров и кабелей также был специально разработан для плат FERS-5200, чтобы обеспечить универсальность выбора и возможность удаленного управления детекторами, полный список которых доступен здесь.

Технические параметры:

механический    
Размеры
106,1 Ш x 56,1 В x 186,8 Д мм3

(включая контакты A5250)

Вес
503 г

входные    
64 канала (= 2 чипа Citiroc-1A)

ПОЛЯРНОСТЬ СИГНАЛА    
Положительный

чувствительность    
Двойной диапазон: Низкое усиление (LG)/высокое усиление (HG). Индивидуальная настройка коэффициента усиления по каждому каналу с помощью конденсатора обратной связи CSP, Cf, регулируемого в диапазоне от 25 до 1575 фК (шаг 25 фК):

LG = 1,5 пФ/Cf (максимальное усиление = 60)
HG = 10 x LG = 15 пФ/Cf (максимальное усиление = 600)
ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН    
Предусилители Citiroc-1A обеспечивают динамический диапазон от 160 fC до 400 PC (т.е. от 1 до 2500 фотоэлектронов с коэффициентом усиления 106 SiPM)

ВРЕМЯ ФОРМИРОВАНИЯ    
Медленный формирователь  
7 вариантов настройки от 12,5 нс до 87,5 нс

(шаг 12,5 нс)

Быстрый формирователь
Фиксированный: 15 нс

Ввод/вывод данных на ПЕРЕДНЕЙ ПАНЕЛИ    
Доступны 4 универсальных программируемых разъема ввода/вывода LEMO:

2 (T0-ВХОД и T1-ВХОД), которые будут использоваться в качестве входных данных (LVTTL и NIM)
2 (T0-OUT и T1-OUT) для использования в качестве выходных (LVTTL) Разъемы T1-IN и T0-IN имеют напряжение 50 Ом и соединяются перемычкой.
Перемычку можно перемещать для выполнения мостового соединения для последовательного распределения триггеров, проводного подключения или в многоплатной системе.

ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК    
Сигнал LVTTL с различными функциями может передаваться через выходные разъемы на передней панели.

АНАЛОГОВЫЙ ДАТЧИК    
Разъемы SMA, позволяющие пользователю получать аналоговые сигналы с определенного, программно выбираемого каскада каждой цепи формирования сигнала Citiroc-1A:

Выход предусилителя LG/HG
Выход медленного формирователя LG/HG
Выход быстрого формирователя
САМОПОДКЛЮЧАЮЩИЕСЯ устройства    
Программируемый 10-разрядный ЦАП для определения общего порога
Минимальный порог: 1/3 фотоэлектрона
Отдельная линия запуска для каждого канала
Программируемый 4-разрядный ЦАП для точной настройки порога для каждого канала
Логическая комбинация (И, ИЛИ, большинство) триггеров для запуска аналого-цифрового преобразования и привязки ко времени.
ВНЕШНИЕ ТРИГГЕРЫ    
От TDlink, T1-IN или T0-IN. Линии T0/T1 могут быть последовательными (ВХОД-ВЫХОД) или проводными (двунаправленными), чтобы использовать общий глобальный триггер для нескольких устройств.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ    
Высоковольтный источник питания A7585D, установленный на одноканальной печатной плате:

Общее напряжение смещения SiPM: 20 ÷ 85 В
Точность настройки: ±0,2%±50 мВ
Индивидуальная настройка канала: 8-разрядная (динамический диапазон 2,5 В или 4,5 В)
Максимальный выходной ток смещения: 10 мА (программируемый предел)
Программируемая температурная компенсация
РЕЖИМЫ СБОРА ДАННЫХ    
Режим спектроскопии (PHA)

Одновременный сбор данных по всем каналам
13-битное аналого-цифровое преобразование
Время систематического преобразования ≈ 10 мкс (Максимальная частота срабатывания ≈ 100 кГц)
Независимые цифровые пороговые значения для подавления нулевого сигнала по каждому каналу (ZS)
Режим подсчета

Независимый от канала подсчет
Общий триггер для определения интервала подсчета (время ожидания)
Максимальная скорость счета (на канал): ≈ 20 Мбит/с
Режим синхронизации

Независимые каналы (объединенный список, отсортированный по времени)
Разрешение 0,5 МБАЙТ (среднеквадратичное значение ≈ 250 пс)
Временная метка относится к общей временной привязке, поступающей от разъемов T0-IN/T1-IN или от логической комбинации саморегулирующихся устройств канала
Спектроскопическая информация (с более низким разрешением) по времени превышения порогового значения (ToT)
ОТМЕТКА ВРЕМЕНИ    
56-разрядный счетчик с шагом 8 нс
С помощью DT5215 FERS-CB можно синхронизировать до 128 плат, отправив сигнал сброса временной метки через TDlink
ИНТЕРФЕЙСЫ СВЯЗИ    
Разъем USB: USB2.0, тип microUSB-B
Ethernet: Разъем Ethernet, тип RJ-45. Поддерживает подключение к ПК со скоростью 10/100 Мбит/с
TDLink: Оптический канал (3,125 Гбит/с) с синхронным распределением. Обеспечивает многоплатную синхронизацию, медленное управление и считывание данных
прошивка    
Встроенное ПО может быть обновлено через USB или Ethernet

программное обеспечение    
Индикатор SW
Полностью управляется программным обеспечением Janus с открытым исходным кодом для Windows® и Linux®.
Оно может работать в консольном режиме (программа на C, с консольными командами и отображением графиков gnuplot) или подключаться к графическому интерфейсу (Python), который реализует удобные панели настройки и элементы управления запуском.

Janus может получать, отображать и сохранять выходные файлы с гистограммами PHA, ToT, а также файлы списков (данные об энергопотреблении и временные метки для каждого канала).

Веб-интерфейс
Информация о плате и мониторинг, конфигурация Ethernet.

ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ    
Один источник питания (+12 В). Регулярная работа в диапазоне от +7 В до +15 В

ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ    
750 мА при +12 В, т.е. ≈ 9 Вт (прием включен, все каналы включены, высокое напряжение включено, установлено 64 SIPM)
685 мА при +12 В, т.е. ≈ 8,2 Вт (прием данных выключен, все каналы включены, высоковольтное напряжение выключено, SIPMS не установлены)