Разработка электроники для большого нейтринного детектора "Борексино".

Оффициальный пресс-релиз международной коллаборации на русском

Оффициальный пресс-релиз международной коллаборации на английском

По заказу РНЦ Курчатовский институт начиная с 2002 г. компания Марафон принимала участие в разработке электронных блоков для системы сбора данных большого нейтринного детектора Борексино, расположенного в подземной лаборатории института LNGS (Италия, Гранд Сасо)

Для системы Flash ADC были разработаны блоки аналоговых сумматоров и распределители тактовых частот. Блок аналоговых сумматоров предназначен для суммирования и усиления коротких импульсов от ФЭУ, кроме того каждый входной аналоговоый канал имеет дискриминатор с изменяемым порогом.

• аналоговых входов 8, входной диапазон +- 2В
• аналоговых выходов "сумма 1-8" 2
• аналоговые выходы cумма 1+2 2+3 3+4 5+6 7+8
• коэффициент нелинейных искажений не более 0.1%
• электрический шум в полосе до 500 Мгц не более 1 мВ
• взаимовлияние между двумя любыми выходами в пределах одного канала не хуже 500
• взаимовлияние между двумя любыми выходами для разных каналов в одном корпусе не хуже 1000
• Коэффициенты усилинея устанавливаются вручную дискретно для каждого выхода и имеют сдледующие значения:
  • для всех выходов "сумма по 2" (K1): 1.0, 2.0, 3.0
  • для всех выходов "сумма по 8 выход 1 " (K2): 0.5, 1.0, 2.0
  • для всех выходов "сумма по 8 выход 2 " (K3): 0.1, 0.3, 1.0
• точность коэффициента усиления ±2%
• временной разбаланс между каналами не более 1.5 нс
• смещение на выходе не более ±10 мВ
• входной импеданс 50 Ом ±2% (защита от подачи ТТЛ и NIM сигналов)
• выходной имеданс 50 Ом (защита от КЗ)
• Цифровые дискриминаторы:
• Диапазон подстройки 0-6 мВ
• Длинна импульса дискриминатора 100 нс

Распределеитель тактовых частот или NIM "FAN-OUT"

Имеет три канала, каждый из каналов имеет следующие характеристики:

• вход 1 NIM-совместимый, допускает подключение TTL без выхода из строя, 50 Oм входной импеданс
• выход 15 каналов 50 Ом, защита от КЗ
• джиттер импульсов не более 1 нс
• время нарастания импульса не более 3 нс
• стабильность групповой задержки не более 1 нс (после прогрева в течении 2 часов)

Интеллектуальные счетчики

Для системы контроля темновых шумов ФЭУ были разработаны интеллектуальные счетчики, объединенные шиной CAN-bus с протоколом DeviceNet. Были Разработаны счетчики двух типов. Первый тип - для внутреннего детектора Борексино. Каждый счетчик первого типа имеет 16 каналов измерения частоты, один канал измерения температуры и два канала измерения напряжения питания. Каналы измерения температуры и напряжения питания предназначены для контроля работоспособности аналоговых сумматоров из подситстемы Flash ADC. Система состоит из 14 модулей, что позволяет контролировать 224 канала темновых шумов ФЭУ основнго детектора Борексино. Второй тип счетчиков предназначен для работы во внешнем мюонном детекторе и имеет 64 канала измерения частоты. Конструктивно счетчики второго типа выполнены в евромеханике для установки в NIM-крейт. Система введенная в эксплуатацию состоит из 4 модулей, что позволяет одновременно контролировать 256 каналов темновых шумов ФЭУ мюонного вето.

Подробнее система контроля темновых шумов описана в данной публикации (журнал "Приборы и Техника Эксперимента", 2007, №4)- Д. И. Орехов, А.С. Чепурнов, А. А. Сабельников, Д.И. Маймистов "Распределенная система сбора и анализа данных на основе CAN-bus" (pdf)