大型粒子实验装置通用数据读取系统关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11875304
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2804.粒子探测技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The boosting requirement of particle observation leads to a rapid increase in the scale, beam energy and interaction rates of modern particle experiments. And also, a trigger-less readout scheme has recently been proposed. As a result, there has always been the demand for high performance data readout systems for particle experiments. In China, most majority of the readout systems for particle experiments are developed based on commercial platforms, which are characterized with limited bandwidth, high cost, complex building procedure and poor scalability. These problems not only impacts the utilization of the present particle experiments, but also cannot fulfill the requirements of the data acquisition for larger particle experiments in the future. In addition, in China rare consideration has been specially taken on the radiation tolerance while developing the readout electronics for large particle experiments. Therefore, this project aims at designing a common readout system for large-scale particle experiments. This readout system will be developed based on pure commercial off-the-shelf (COTS) devices and the advanced international approach will be adopted. The focus of this project is on exploring and obtaining the key technology of realizing high-speed data transmission, enhancing radiation tolerance and improving commonality and scalability. This project is of great significance for tracing the international frontier hot-spots and developing the data readout system for large-scale particle experiments in China. The outcome of this project can be used in the upgrade of the readout system in the present particle experiments. In addition, it can also be used as the data readout system for the future particle experiments in larger scale.
随着人类对粒子探测要求的不断提高,现代粒子实验装置在规模、能级和事件率上快速提升,近几年国际上更是提出了先进的无触发数据读取机制,这些都对数据读取系统的性能提出了很高的要求。我国目前粒子实验装置数据读取系统大多基于商用平台开发,存在数据带宽有限、成本较高、系统构建复杂、可扩展性较差等问题,不仅影响了现阶段粒子实验装置的使用效能,也无法满足未来大型粒子实验装置的数据读取要求。同时,国内对大型粒子实验数据读取电子学抗辐射能力的专门研究并不多见。本项目拟借鉴国际先进的设计思路,基于全商业器件设计一套适用于大型粒子实验装置的通用数据读取系统;重点探索并掌握高速数据传输、抗辐射加固、通用性、可扩展性等方面的关键技术。该项目对于跟踪国际前沿、发展国内大型粒子实验数据获取系统有着重要的意义,其研究成果不仅可用于我国目前运行中粒子实验装置数据读取部分的升级,也可满足未来更大规模粒子实验装置的数据读取要求。

结项摘要

随着人类对粒子探测要求的不断提高,现代粒子实验装置在规模、能级和事件率上快 速提升,近几年国际上更是提出了先进的无触发数据读取机制,这些都对数据读取系统的 性能提出了很高的要求。我国目前粒子实验装置数据读取系统大多基于商用平台开发,存在数据带宽有限、成本较高、系统构建复杂、可扩展性较差等问题,不仅影响了现阶段粒子实验装置的使用效能,也无法满足未来大型粒子实验装置的数据读取要求。本项目借鉴国际先进的设计思路,研究面向物理实验的通用电子学系统,主要完成以下的研究内容:(1)在前端数据传输技术方面:完成了基于Flash FPGA和SRAM型FPGA的前端传输板的关键技术研究;(2)在数据汇总技术方面:完成了面向中小规模实验的基于光纤和PCIe的Common Data Acqusition Unit (CDAU)系列数据汇总板研发,以及面向大型数据汇总需求的32路Common Readout Unit数据汇总板研发, 同时开展了基于MicroTCA构架的AMC数据汇总板研究(3)完成了抗辐射GBTx协议和万兆以太网协议的在自研板卡上的实现和验证;(4)结合兰州重离子加速器上物理实验数据获取的具体需求,将研究技术应用到为HIRFL-CSR上外靶实验和低温高密核物质谱仪物实验读出电子学的研发中。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Topmetal-M: A novel pixel sensor for compact tracking applications
Topmetal-M:用于紧凑型跟踪应用的新型像素传感器
  • DOI:
    10.1016/j.nima.2020.164557
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Weiping Ren;Wei Zhou;Bihui You;Ni Fang;Yan Wang;Haibo Yang;Honglin Zhang;Yao Wang;Jun Liu;Xianqin Li;Ping Yang;Le Xiao;Yuezhao Zhang;Xiangru Qu;Shuguang Zou;Guangming Huang;Hua Pei;Fan Shen;Dong Wang;Xiaoyang Niu;Yuan Mei;Yubo Han;Chaosong Gao;Xiangming S
  • 通讯作者:
    Xiangming S
Readout Electronics for the Zero Degree Calorimeter at HIRFL-CEE Experiment
HIRFL-CEE 实验中零度热量计的读出电子设备
  • DOI:
    10.1109/tns.2022.3216453
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Haibo Yang;Shucai Wan;Xianqin Li;Sihan Zhu;Honghui Zhang;Hua Pei;Yuhong Yu;Jieyu Zhu;Shun Liao;Yaping Wang;Ping Yang;Guangming Huang;Feng Liu;Chengxin Zhao
  • 通讯作者:
    Chengxin Zhao
Heavy-ion beam test of a monolithic silicon pixel sensor with a new 130 nm High-Resistivity CMOS process
采用新型 130 nm 高电阻率 CMOS 工艺的单片硅像素传感器的重离子束测试
  • DOI:
    10.1016/j.nima.2022.167049
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Haibo Yang;Fatai Mai;Jianwei Liao;Honglin Zhang;Xiaomeng Ma;Chaosong Gao;Weiping Ren;Wei Zhou;Xiangming Sun;Jun Liu;Xianqin Li;Xiaoyang Niu;Xurong Chen;Chengxin Zhao
  • 通讯作者:
    Chengxin Zhao
Development of a readout system for the tentative pixel detectors at HIRFL
为 HIRFL 的暂定像素探测器开发读出系统
  • DOI:
    10.1088/1748-0221/14/04/c04007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Yang H.;Zhang H.;Yang B.;Zhao H.;Fu F.;Wang Y.;Zhang Q.;Kong J.;Li R.;Wang X.;Zhao C.
  • 通讯作者:
    Zhao C.
Design and evaluation of prototype readout electronics for nuclide detector in Very Large Area Space Telescope
超大面积太空望远镜核素探测器读出电子原型设计与评估
  • DOI:
    10.1007/s41365-022-01047-5
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    NUCL SCI TECH
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hai-Bo Yang;Xian-Qin Li;Yu-Hong Yu;Yong Chen;Jie Kong;Yong-Jie Zhang;Shu-Wen Tang;Jian-Hua Guo;Bing Yang;Feng-Jiao Su;Wen-Jian Sun;Jin-Xiang Wang;Cheng-Xin Zhao
  • 通讯作者:
    Cheng-Xin Zhao

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其他文献

甚大面积伽马射线空间望远镜计划
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    天文学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范一中;常进;郭建华;袁强;胡一鸣;李翔;岳川;黄光顺;刘树彬;封常青;张云龙;魏逸丰;孙志宇;余玉洪;孔洁;赵承心;藏京京;蒋维;潘旭;韦家驹;汪慎;段凯凯;沈兆强;夏子晴;徐遵磊;冯磊;黄晓渊;蔡岳霖;魏俊杰;曾厚敦;贺昊宁;李剑;杨睿智;颜景志;张毅;吴雪峰;韦大明
  • 通讯作者:
    韦大明

其他文献

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AI项目思路

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赵承心的其他基金

HIRFL上基于先进硅像素探测器的集成电路单粒子效应微米级高效研究平台研制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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