Particle detector link system modifications in RE1/1 sector

The large hadron collider constructed at the European organization for nuclear research, CERN, is the world’s largest single measuring instrument ever built, and also currently the most powerful particle accelerator that exists. The large hadron collider includes six different experiment stations, one of which is called the compact muon solenoid, or the CMS. The main purpose of the CMS is to track and study residue particles from proton-proton collisions. The primary detectors utilized in the CMS are resistive plate chambers (RPCs). To obtain data from these detectors, a link system has been designed. The main idea of the link system is to receive data from the detector front-end electronics in parallel form, and to transmit it onwards in serial form, via an optical fiber. The system is mostly ready and in place. However, a problem has occurred with innermost RPC detectors, located in sector labeled RE1/1; transmission lines for parallel data suffer from signal integrity issues over long distances. As a solution to this, a new version of the link system has been devised, a one that fits in smaller space and can be located within the CMS, closer to the detectors. This RE1/1 link system has been so far completed only partially, with just the mechanical design and casing being done. In this thesis, link system electronics for RE1/1 sector has been designed, by modifying the existing link system concept to better meet the requirements of the RE1/1 sector. In addition to completion of the prototype of the RE1/1 link system electronics, some testing for the system has also been done, to ensure functionality of the design.

Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskukseen CERNiin rakenteilla oleva LHC–kiihdytin on maailman suurin yksittäinen tutkimuslaitteisto, ja samalla suuritehoisin koskaan rakennettu hiukkaskiihdytin. LHC sisältää kuusi eri mittausasemaa, joista yksi on protonien törmäyksien seurauksena syntyvien alkeishiukkasten, erityisesti myonien tutkimiseen tarkoitettu CMS. CMS-laitteiston RPC-tyyppisiltä ilmaisimilta tulevan tiedon siirtämiseen on kehitetty linkkijärjestelmä, joka on suurilta osin valmis ja paikalleen asennettu. Linkkijärjestelmän oleellisin tehtävä on muokata ilmaisimien lähettämä rinnakkaismuotoinen data sarjamuotoiseksi, ja välittää se eteenpäin optista kuitua pitkin. Tiedonsiirto CMS:n sisimmiltä ilmaisimilta, RE1/1-sektoriksi nimetyltä alueelta on kuitenkin ongelmallista pitkien siirtoetäisyyksien takia. Ratkaisuna tähän on kehitetty pienempään tilaan ja lähemmäksi ilmaisimia mahtuva linkkijärjestelmän versio, joka on mekaanisilta osiltaan jo valmis. Tässä työssä on kehitetty RE1/1-sektorin linkkijärjestelmän elektroniikkaa muokkaamalla jo olemassa olevan linkkijärjestelmän osia sopiviksi kyseiselle alueelle. Uuden linkkijärjestelmän prototyypin toteuttamisen lisäksi työssä on myös testattu järjestelmän toimivuutta.