Abstract
The behavior of matter in extreme physical conditions is in focus of many high-energy-physics experiments. For this purpose, high energy charged particles (ions) are collided with each other and energy- or baryon densities are created similar to those at the beginning of the universe or to those which can be found in the center of neutron stars. In both cases a plasma of quarks and gluons (QGP) is present, which decomposes to hadrons within a short period of time. At this process, particles are formed, which allow statements about the beginning of the universe when captured by large detectors, but which also lead to the massive occurrence of hardware failures within the detector´s electronic devices. This article is about methods to mitigate radiation susceptibility for Field Programmable Gate Arrays (FPGA), enabling them to be used within particle detector systems to directly gain valid data in the readout chain or to be used as Detector-Control-System (DCS).
Zusammenfassung
Viele Experimente der Hochenergiephysik haben Untersuchungen des Verhaltens von Materie unter extremen physikalischen Bedingungen zum Inhalt. Zu diesem Zweck werden geladene Teilchen (Ionen) mit hoher Energie zur Kollision gebracht und dabei Energie- oder Baryonendichten erzeugt, die den Bedingungen im frühen Universum kurz nach dem Urknall bzw. die dem Zentrum von Neutronensternen entsprechen; vgl. Compressed Baryonic Matter (CBM) Experiment. In beiden Fällen entsteht ein Plasma aus Quarks und Gluonen (QGP), das innerhalb sehr kurzer Zeit wieder in Hadronen zerfällt. Die dabei freiwerdenden Partikel erlauben es, sofern in Detektoren erfasst, wichtige Aussagen über den Ursprung des Universums und die Struktur der starken Wechselwirkung zu treffen. Sie verursachen andererseits jedoch auch massiv Fehler in der für ihre Erfassung notwendigen Elektronik. In diesem Artikel werden Verfahren beschrieben, wie Feldprogrammierbare Schaltungen (FPGA) toleranter gegen Fehler dieser Art gemacht werden können, sodass sie auch innerhalb von Detektoren zur Auslese von Daten oder als Detektor-Kontroll-System (DCS) Verwendung finden können.
© by Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Heidelberg, Germany
