Содержание к диссертации
Введение
1. Краткое описание экспериментов по упругому /тр-раессянию на малые углы
1.1. Физическая программа экспериментов 6
1.2. Экспериментальная установка 7
1.3. Годосконическая установка 8
1.4. Тритерирование и сбор данных 9
1.5. Требования к первичной обработке координатной информации 9
1.6. Координатная система с триггерным отбором событий 13
2. Специализированные устройства первичной обработки координатной информации в экспериментах по упругому рр-рассеянню на малые углы
2.1. Устройство кодирования информации пропорциональных камер 15
2.1.1. Синтез кодировщика с промежуточным кодированием до схем совпадений 15
2.1.2. Эффективность и точность регистрации при промежуточном кодировании 20
2.1.3. Структура и основные характеристики устройства кодирования 25
2.2. Специализированный процессор отбора событий рассеяния 28
2.2.1. Структура специализированного процессора 28
2.2.2. Функционирование и основные характеристики процессора 30
2.3. Достигнутые результаты и выводы , 35
3. Краткое описание эксперимента по исследованию рождений и распадов очарованных барионов при энергиях 600 ГэВ - Е781 (SELEX)
3.1. Физическая программа эксперимента 36
3.2. Структура спектрометра SELEX 37
3.3. Триггерирование и сбор данных 43
3.4. Требования к первичной обработке координатной информации 44
4. Специализированные устройства первичной обработки координатной информации в эксперименте по исследованию рождений и распадов очарованных барионов при энергиях 600 ГэВ - Е781 (SELEX)
4.1. Набор специализированных контроллеров 45
4.1.1. Специализированнный контроллер крейта CROS 49
4.1.2. Специализированный контроллер крейта FERS 51
4.1.3. Специализированный системный контроллер 52
4.1.4. Сбор данных координатных детекторов ...53
4.1.5. Достигнутые результаты и выводы 56
4.2. Координатная система с триггерным процессором (FERS) 56
4.2.1. Годоскопичсская установка HST-триггера 57
4.2.2. Структура и функционирование координатного тракта 59
4.2.3. Структура и функционирование специализированного процессора 62
4.2.4. Достигнутые результаты и выводы 69
Заключение 70
- Требования к первичной обработке координатной информации
- Эффективность и точность регистрации при промежуточном кодировании
- Требования к первичной обработке координатной информации
- Структура и функционирование специализированного процессора
Введение к работе
Физика высоких энергий - одно из приоритетных направлений науки, целью которого является исследование фундаментальных составляющих материи и их взаимодействий. Высокие энергии рассматриваемого направления науки связаны с большими масштабами болыпинства продуктивных установок и экспериментов, которые дают основную часть фундаментальных знаний. Это означает большой масштаб ускорителей, детекторов, огромные потоки подлежащей обработке информации. Современные эксперименты физики высоких энергий используют детекторы, представляющие собой целые комплексы разнообразных регистрирующих систем, служащих для идентификации и изучения свойств частиц. Эти системы обслуживаются десятками и даже сотнями тысяч измерительных каналов, работающих в условиях высокой интенсивности исходных потоков данных, достигающей 1012 байт/с [1, 2]. Такие огромные потоки информации невозможно записать на долговременные носители информации, а доля событий, представляющих интерес с точки зрения исследуемых процессов, чрезвычайно мала. Поэтому, прежде чем записывать какие-то события, проводят анализ и предварительный отбор, выделяя только тс события, которые можно считать полезными соответственно алгоритмическим требованиям, реализуемым на данной скорости приёма и анализа данных. Такую функцию выполняют т.н. триггеры- системы-алгоритмы отбора событий нескольких уровней и системы сбора данных, осуществляющие конвертирование (сжатие, оптимальную упаковку) распределённой информации детекторов. Как правило, триггер первого уровня осуществляет региональный отбор событий однотипных детекторов и уменьшает исходный поток данных до значения, позволяющего применять более сложные и относительно более медленные алгоритмы отбора, связанные с корреляционными процессами различных детекторов физической установки (отбор второго уровня). После двух уровней отбора данные уже на приемлемой для передачи в компьютер скорости отправляются на многопроцессорные рабочие станции для детальной реконструкции и фильтрации событий триггером третьего уровня с дальнейшим уменьшением потока данных. После конечного уровня отбора данные записываются на долговременные носители информации и дальнейшая обработка «сырых» данных осуществляется вне пучка (offline). После реконструкции собранных в пучке (on-line) данных производится более детальный анализ интересных с точки зрения исследователей событий.
Представляемые в данной работе специализированные устройства осуществляли первичную обработку координатной информации - отбор первого уровня и сбор (считывание) данных на второй уровень. Эти устройства использовали относительно простые алгоритмы быстрой режекции высокоинтенсивного фона и способы конвертирования распределённой информации координатных детекторов. Необходимость уменьшения потерь данных при высокой интенсивности пучков частиц заставили искать пути повышения быстродействия и эффективности первичной обработки координатной инфомации. Это определило актуальность разработки и внедрения аппаратных средств первичной обработки информации.
Требования к первичной обработке координатной информации
При правильном выборе ширины «ворот» пространственное разрешение не хуже S/V7X Таблица 1 показывает зависимость типа событий от величины «ворот» схемы совпадений для пропорциональных камер годоскопической установки экспериментов по упругому до-расссеянию [3]. Все события распределены на пять классов - неэффективность (нули), срабатывания только одного канала, двух соседних каналов (двойной кластер), кластеров ширины больше двух и т.н. множественности - срабатывания нескольких несоседних каналов. Оптимальное значение величины «ворот» для данного варианта конструкции камеры и газового наполнения 50 не. При этом эффективность МПК 99%, доля единичных каналов составляет -87%, двойных кластеров (срабатываний двух соседних проволочек) - -10 %, «длинных» кластеров и множественности --1.3%. Дальнейшее увеличение «ворот» при той же эффективности приводит к увеличению кластеров и множественности. Увеличение событий множественности ухудшает измерительные характеристики МПК.
Для улучшения пространственного разрешения МПК используют наклон плоскости для увеличения вероятности срабатывания соседних проволочек. В работе [12] показано, что при наклоне плоскости МПК на угол, близкий 14, число одиночных срабатываний проволочек МПК и число двойных кластеров выравнивается и при усреднении координат двух соседних проволочек можно добиваться почти удвоения точности определения координат частиц. Это накладывает условия для обработки кластерных срабатываний - координаты кластеров должны вырабатываться с усреднением; для двойных кластеров в двоичном позиционном коде координаты должен быть введён дробный разряд, соответствующий размерности S/2.
Предложенная концепция построения координатной системы с триггерным отбором событий имела следующие существенные особенности: 1. Промежуточное кодирование информации пропорциональных камер непосредственно на детекторе до схем совпадений с триггерным сигналом ТО. Кодирование координатной информации с усреднением кластерных срабатываний. Конвейерный принцип первичной обработки информации - кодирования и отбора событий рассеяния специализированным процессором. Координатная система имела два уровня отбора и конвертирования. На нулевом уровне осуществлялись следующие операции: простое преобразование сигналов координатных детекторов из аналоговой в цифровую форму при условии превышения заданного порога по амплитуде; промежуточное кодирование данных плоскостей МПК; передача данных в промежуточном коде по телефонному кабелю длиной -100 м; совпадение с «воротами», сигналом, определяющим временную привязку данных к пролетевшей частице (триггерирование нулевого уровня). На первом уровне устройствами первичной обработки осуществлялись: преобразование данных из промежуточного в двоичный позиционный код; реализация алгоритма отбора - подавление нерассеявшихся частиц с аппроксимацией телесного порогового угла в сечении плоскости XY в виде правильного восьмиугольника; подготовка координатной информации в соответствующем формате для считывания. Структура координатной системы с устройством кодирования и триггерным процессором показана на Рис. 5. Отклики установки МПК на пролетающие частицы поступали на усилители-дискриминаторы, где после усиления и дискриминации путём сравнения с порогом преобразовывались из аналоговой в цифровую форму и поступали на входы прекодера. Прекодер вырабатывал промежуточный код для каждой из плоскостей МПК, позволяющий идентифицировать события множественности и сохраняющий остальные четыре класса событий (согласно Таблице 1) с усреднением ютастерных срабатываний. Сигналы промежуточного кода передавались по витым парам телефонного кабеля длиной -100 .и из экспериментального зала в измерительный зал и поступали па схемы совпадений с триггерным сигналом ТО. Временное положение сигнала ТО соответствовало началу кривой распределения запаздывающих импульсов (Fuc.4), а его длительность ( «ворота») на схемах совпадений составляла -50 не в соответствии с Таблицей 1. Сигналы с выходов схем совпадений поступали на анализатор-кодировщик, где производился анализ зарегистрированного промежуточного кода с идентификацией, разделением и окончательным кодированием событий в двоичный позиционный код. Координаты треков для каждой из плоскостей МПК поступали в триггерный процессор, где производилось вычисление угловых координат, аппроксимация телесного угла рассеяния и сравнение его с заданным порогом. В итоге вырабатывался триггсрный импульс отиора первого уровня ТІ, запускавший логику отбора второго уровня. При организации координатной системы, разработке устройств первичной обработки координатной информации МПК кодирующего устройства и триггерного процессора учитывались следующие измерительные характеристики: 1. "Мёртвое" время канала регистрации - не более 50 не. 2. Пространственная точность определения координаты - S/2, где S — шаг намотки проволочек. Для обеспечения указанной точности координаты кластерных срабатываний усреднялись. 3. Эффективность регистрации событий - не менее 99%. 2. Специализированные устройства первичной обработки координатной информации «экспериментах по упругому -рассеянию па малые углы В данной работе представляются специализированные устройства первичной обработки -устройство кодирования координатной информации много проволочных пропорциональных камер с промежуточным кодированием до схем совпадений и специализированный процессор отбора событий рассеяния. Оба устройства были использованы в серии экспериментов по упругому р -рассеянию на малые углы, проводившихся на синхроциклотроне ПИЯФ [3].
Кодирование информации с МПК для координатных систем с отбором событий имеет большое значение при построении быстродействующих схем, реализующих заданный алгоритм отбора. Традиционно с детекторов снимались сигналы-отклики в линейной форме (каждой проволочке соответствовал один разряд данных) [13], [14], [15] и транслировались на некоторое расстояние для совпадения с сигналом логики триггера нулевого уровня, идентифицировавшего факт пересечения частицей плоскостей МПК. В настоящей работе предложено устройство кодирования, в котором часть схемы (промежуточное кодирование) расположена до схем совпадений [16]. Устройство представляло собой многоярусную комбинационную схему с многими выходами, реализующую кодирование однотрековых событий с усреднением кластерных срабатываний. Подобные комбинационные схемы весьма сложны [17] и требуют подробного изложения способов их реализации.
Эффективность и точность регистрации при промежуточном кодировании
Промежуточное кодирование до схем совпадений имеет существенные преимущества для устройств трнггерного отбора: сокращается число схем совпадений, уменьшается время кодирования после совпадений и оборудование линий связи. Однако имеются и недостатки такого кодирования, возникающие при его практической реализации.
Проблема состоит в том, что импульс срабатывания проволочки нопорциоиальной камеры приходит на схемы совпадений в виде группы импульсов. Из-за разброса во временных задержках вентилей и линий связи эти импульсы регистрируются неодновременно. В результате на краях ворот схем совпадений образуется интервал неопределённости, при попадании в который группа импульсов сработавшей проволочки не регистрируется полностью. Возможны два исхода: выходной код либо не соответствует номерам сработавших проволочек, либо вообще не позволяет определить их (некорректный код). В первом случае речь идёт об ошибках кодирования, во втором - об его неэффективности.
В работе [19] показано, что временной спектр (Рис. 4) импульсов, приходящих на каждую проволочку, является суперпозицией двух спектров: спектра импульсов, регистрация которых обеспечивает работу камеры с эффективностью - 100% , и спектра запаздывающих импульсов кластеров. Причём длительность второго спектра (12 -120 не) существенно больше длительности первого (с! =40 не). Поэтому, если длительность «ворот» схем совпадений меньше 120 не (а это обычное условие) , то даже при отстутствии фоновых загрузок в интервал неопределённости будут попадать импульсы от запаздывающих срабатываний кластеров. Оцепим вероятность таких попадании S. Для упрощения расчётов положим, что распределение запаздывающих импульсов кластеров равномерное. Тогда для общего числа кластеров N и длительности интервала нсопределеппости л :
Как видно, вероятность события со срабатыванием в интервале неопределенности для реальной ситуации мала, особенно, если принять меры для минимизации Л. Однако, наличие значительного фона случайных совпадений может увеличивать данную вероятность. Кроме того, 2.5%, ошибок кодирования (ложных срабатываний), как и 2.5% некорректных кодов может составить заметную величину в экспериментах , где требуются значительная режекция неинтересных с точки зрения исследуемых событий.
Насколько существенны ошибки и какова доля некорректных кодов - ответ на эти вопросы зависит от схемы промежуточного кодирования. Рассмотрим с этой точки зрения ПРК: реализованный до схем совпадений с помощью схемы, описанной в предыдущем разделе. Данные логические переменные образуют /5-битный код для 64 проволочек пропорциональной камеры. В целом, все 2f 4 комбинаций срабатываний проволочек камеры в пределах «ворот» схем совпадений разбиты па кодируемые и некодируемые события с соответствующими группами промежуточных кодов. Комбинации бит промежуточного кода, не вошедшие в названные группы, составляют группу некорректных кодов. За кодируемые события принимаются любые комбинации срабатываний на трех подряд идущих проволочках. Для них существует взаимооднозначное соответствие промежуточным кодам. Другая важная характеристика рассматриваемого ПРК заключается в том, что он образован с помощью схем "ИЛИ" и, соответственно, конфигурации срабатываний проволочек камеры отвечает "ИЛИ" кодов каждого срабатывания. Рассмотрим кодируемое событие со срабатываниями в интервале неопределенности «ворот» схем совпадений. Покажем, что возможные в этом случае пропадания импульсов кодируемого события не дают на выходах схем совпадений кода ложного события. Ложным событием будем считать такое событие, которое не соответствует исходым сработавшим переменным, но относится к классу кодируемых. Введем понятие некорректного кода - некорректным кодом считается такой код, который не содержит следующего взаимного соответствия между переменными его позиции: C2y- Xl,-X42 или X2,-X42 или XI,X32 - кластерной паре переменных позиции I строго соответствует кластерная пара позиции 0. Разделим кодируемые события на классы: B. Одиночные срабатывания Zi, Yj, Хк. C. Кластерные срабатывания Класс В при переходе 1-Ю хотя бы одной переменной ПРК переходит в некорректный код по определению Л1. Подкласс CI при переходе 1-Ю хотя бы одной из переменных позиции 2 и 1 или при переходе 1 0 всех переменных позиции 0 переходит в некорректный код, все иные переходы 1- 0 в позиции 0 приводят к сдвигу координаты на±/ проволочку. Подкласс С2 имеет переходы в некорректный код при переходе 1-Ю какой-нибудь из переменных позиции 2 или / по определению A3 или при переходе }- 0 переменных позиции 0 по определению A3 или Л1. Остальные переходы 1- 0 дают сдвиг координаты п&+1 проволочку. Нетрудно видеть, что анализ подкласса СЗ приводит к аналогичному результату - либо переход в некорректный код, либо -сдвиг координаты на ± 1 проволочку. Рассмотрим теперь события из группы некодируемых в интервале неопределённости схем совпадений. Легко привести примеры искажений событий за счет «стирания» импульсов. Для этого требуется суперпозиция двух событий: кодируемого события в интервале без неопределенности и некорректного кода в интервале неопределенности. В таком случае, исходя из определения класса кодируемых событий, координата сместится не больше, чем на ±2, а схема усреднения при этом выдаст координату с ошибкой, не превышающей ±1 проволочку. Возможны более существенные искажения с переходом событий в интервале неопределённости из группы некодируемых в кодируемые. Это может происходить за счёт симметричных перекрёстных стираний в двух или более позициях ПРК в тех редких случаях, когда все срабатывания проволочек некодируемых событии попадают в интервал неопределённости. Таким образом, за счёт «стирания» импульсов ПРК в интервале неопределённости схем совпадений возможны следующие комбинации переходов: 1. ПРК кодируемых событий переходит в некорректный код. Такие переходы отнесены к неэфффективности ПРК и ухудшают общую эффективность регистрации. 2. ПРК кодируемых событий даёт искажения координаты на ±1 проволочку. Такие переходы приводят к незначительным флуктуациям коэффициента режекции. 3. ПРК некодируемых событий переходит в ПРК кодируемых событий со значительными искажениями координат. Такие переходы могут существенно снижать коэффициент режекции триггерных устройств. 4. ПРК некодируемых событий переходит в ПРК некодируемых событий. Такие переходы не ухудшают общую эффективность регистрации и не ухудшают режекцию.
Чтобы реально оценить вероятности переходов были проведены специальные исследования. Сигналы с предусилителей одной из плоскостей МПК разветвлялись на два канала. Один канал (параллельный) имел схемы совпадений на каждую проволочку. Другой канал использовал промежуточное кодирование. Оба канала содержали такую же линию связи и то же географическое положение, что и в экспериментах по упругому рр- рассеянию на малые углы. Временной разброс на линии связи составлял 15 не. Временные распределения срабатываний МПК соответствовали приведенным в [16] (Рис.4 ).
Требования к первичной обработке координатной информации
Отклики восьми б-/-канальных плоскостей МПК (XI, 17, Х2, Y2, Х31, Х32, Y31, Y32) поступали ка камерные усилители (32КУ). Усилители и формирователи (64ФК) унитарно (каждой проволочке -свой канал) преобразовывали аналоговую информацию МПК в импульсы, стандартные по амплитуде (ЭСЛ) и длительности ( 20нс) [16]. Схема промежуточного кодирования на выходе формирователей 64ФК, «сворачивала» с помощью логических схем «ИЛИ» информацию в промежуточный код для каждой из восьми плоскостей МПК. При этом исходным 64 каналам плоскости соответствовали /5 разрядов ПРК. Импульсы ПРК передавались на расстояние 100 метров по телефонному кабелю с витыми парами и поступали на входы схем совпадений, роль которых исполняли два регистра - РГО и РП. Триггерный импульс ТО поступал на устройство управления, которое вырабатывало три импульса управляемой длительности - импульс сброса (RS), очищающий входной регистр РГО для последующего запоминания входных импульсов ПРК, импульс перезаписи ПРК из РГО в РП (С1) и импульс записи кодированных данных в РГ2 (С2). Длительность импульсов и их временное положение относительно переднего фронта импульса ТО программно управлялись, для чего в устройство управления через магистраль КАМАК записывалось слово управления (CW). Входные импульсы подавались на С- входы -триггеров регистра РГО, при этом на все Р-входы триггеров подавалась логическая 1. По переднему фронту импульса ТО вырабатывался импульс RS длительностью 10 не; задний фронт этого импульса (момент времени іО) инициировал начало «ворот» схем совпадений- с этого момента импульсы ПРК могли регистрироваться в РГО. Конец «ворот» определял передний фронт импульса С1 (момент времени tl), когда зерегистрированный ПРК переписывался в рабочий регистр РП для последующего анализа и выработки координат в двоичном позиционном коде: ДК ХІ+У32. Длительность «ворот» была равна принятому значению в -50 не. Через -50 не от переднего фронта импульса С1 вырабатывался импульс С2 (момент времени t2) — это время анализа и преобразования ПРК в двоичный позиционный код. Как видно, устройство кодирования работало по конвейерному принципу с временем дискретности 50 нс и в регистрах РГО, РП, РГ2 в данный момент времени могло находиться три события.
Усилители 32КУ были выполнены, как модули КАМАК шириной 1М и устанавливались в КАМАК-разъёмы непосредственно на камерах. Модули 64ФК были выполнены в стандарте NIM и имели три платы - две платы 32-канальных формирователей с двумя входными 64-контактными входными разъёмами и одну плату ПКД с одним 50-контактным выходным разъёмом. Модули РГК были выполнены в стандарте КАМАК шириной 2М. Всего устройство кодирования имело 4 модуля РГК: один модуль на две Я-канальные плоскости. На магистраль КАМАК считывался зарегистрированный ПРК, логические признаки событий и координаты плоскостей в двоичном позиционном коде. Все быстрые соединения между модулями осуществлялись "pointo-point" дифференциальной передачей уровней ЭСЛ через дополнительные разъёмы, установленные над магистралью КАМАК.
Испытания устройства кодирования проводились на пучке протонов 1 ГэВ. Пучок имел временную микроструктуру с периодом следования частиц 72.5 не. Использовалась интенсивность пучка 106 Усек. С плоскостей МПК снимались координатные спектры и строилась таблица распределения событий. Ширина на полувысоте координатных спектров равнялась 10 мм, что соответствовало плотности пучка 110 1/мм2с. Таблица 7 представляет события плоскостей камеры. Как видно, в таблице содержится менее 0.5% некоррелированных нулей в каждой плоскости и ещё меньше некорректных кодов. Таким образом, приведённые результаты показывают высокую эффективность регистрации частиц плоскостью пропорциональной камеры и подтверждают тем самым обоснованность концепций построения устройства кодирования. 1. Принятая организация элемента координатной системы с триггерным отбором событий -устройства кодирования обеспечила высокую эффективность регистрации (99.5%) событии плоскости пропорциональной камеры при интенсивности 106 1/с и плотности 1-Ю41/.шґс 2. Реализовано кодирование с усреднением кластерных событий, что позволило достичь повышения пространствен ЕГО й точности до половины шага намотки проволочек пропорциональной камеры без введения дополнительных плоскостей. 3. Концепция проектирования схем кодирования с реализацией первого яруса комбинационной схемы до схем совпадений позволила уменьшить ( в 3 раза) физический объём аппаратуры в сравнении с аналогичными устройствами [13],[14], [15]. 4. Разработка промежуточного кода, анализ его использования до схем совпадений и проделанные измерения показали, что в реализованном устройстве кодирования число искажений координат гга ± / проволочку и некорректных кодов в реальных условиях экспериментов по упругому рр- рассеянию на малые углы не превышает 1%. Это даёт основания утверждать, что предложенная схема промежуточного кодирования не ухудшает ни пространственного разрешения МПК, ни эффективности регистрации. 5. Промежуточное кодирование уменьшило время кодирования после совпадений до 25 не. Это позволило при использовании устройства кодирования совместно с процессором отбора событий рассеяния оптимизировать узлы конвейерной обработки и достичь дискретности конвейера —50 ис, сравнимой с временем разрешения детектора — пропорциональной камеры.
Специализированный процессор был предназначен для выделения событий по углу рассеяния в реальном масштабе времени и избирательного запуска импульсной ионизационной камеры в экспериментах по изучению упругого /эр-рассеяния на малые углы. Процессор вычислял углы рассеяния частиц па мишени по координатам, фиксированным пропорциональными камерами годоскопической установки, представленной на Рис.2. Конвейерная организация работы процессора позволила получить практически нулевое «мёртвое» время, при этом время решения составило 200 не. Характерной особенностью процессора являлась аппроксимация сечения плоскостью XY телесного угла рассеяния в виде правильного восьмиугольника, что реально повысило коэффициент режекции.
В основе метода одновременной регистрации рассеянной частицы и ядра отдачи лежат следующие корреляционые соотношения. Передающий момент / измерялся как спектрометром частицы отдачи ( \t\ = 2т-Ег , где ",— кинетическая энергия и т — масса частицы отдачи), так и спектрометром рассянной частицы ( \t\ = р2- , где р - момент налетающей частицы и О — угол рассеяния). Таким образом основное корреляционное соотношение выглядит следующим образом: = const- Е/р . Событие, выбранное спектрометром рассеянной частицы с углом рассеяния 9 должно коррелировать с энергией Er. Используя корреляционное соотношение определялся порог на угол рассеяния. Обычно из-за значительных временных затрат па вычисление телесного угла рассеяния он аппроксимировался в сечении квадратом, вписанным в круг [15]. Это приводило к дополнительным потерям в коэффициенте режекции. Предлагаемый процессор аппроксимировал телесный угол в сечении к плоскостью ЛУ в виде правильного восьмиугольника.
Структура и функционирование специализированного процессора
Состав модулей процессора и устройства кодирования показан на Рис.13. В крейте КАМАК расположены четыре модуля регистров кодировщиков (РГК), два модуля арифметических устройств (АУх. АУу) и один модуль устройства управления (УУ). Эти модули занимали фиксированные станции. Для передачи быстрых сигналов крейт был снабжён двумя специальными магистралями - спецмагистралью х и спецмагистралью Y, расположенными над основной магистралью КАМАК. По спецмагистралям передавались сигналы уровней ЭСЛ: импульсы занесения данных в конвейерные регистры С1-С6 , координаты треков в плоскостях MIIKNxl, Nyl. Nx3, Ny3, логические признаки эффективности плоскостей Р, 0, логические признаки отбора Wx, Wy, Ах, Ay. Модули арифметических устройств обменивались операндами проекций углов рассеяния через разъёмы на лицевой панели. На рисунке стрелками показаны номера станций, имевших доступ к магистрали КАМАК. Модули крейта получали с магистрали КАМАК две константы смещения Сх, Су, две константы порога на угол рассеяния &1х, &1у, три пороговые константы на угол рассеяния 02, 03, 04 и одно слово управления CW, обеспечивающее настройку ширины «ворот» схем совпадений и выбор логики решения. По решению из модулей на магистраль КАМАК выводились ПРК, координаты треков и логические признаки каждой из плоскостей, проекции угловых координат и угла рассеяния, а также - слово решения (DW) с соответствующими логическими признаками. Связь с внешней логикой осуществлялась через модуль устройства управления, имевшего на лицевой панели разъёмы LEMO для обмена сигналами в уровнях N1M. Модуль устройства управления имел 3 входа: ТО , TST (тестовый запуск), UNB (разблокировка) и много выходов. По импульсу ТО устройство управления вырабатывало сигналы сброса RS через разъёмы LEMO для каждой плоскости МПК - это обеспечивало возможность индивидуальной настройки ширины «ворот». Имелись следующие выходы: MN, Wx, Wy, Al, А2, A3, DS. Эти выходы использовались для счётного контроля работы процессора в сеансах набора статистики. Кроме них на счётный контроль выводились сигналы эффективности регистрации Р для каждой из восьми плоскостей годоскопической установки. Для представляемого процессора коэффициент режекпии составил RDS = MN/DS = 94. Таким образом, можно сделать вывод , что: /. Принятая организация элемента координатной системы с тригтерпым отбором событий -специализированного процессора отбора событий рассеяния обеспечила высокую эффективность обработки - 99.9% исходных событий при интенсивности пучка -llf lie. 2. Рсжектируюіцая способность процессора по сравнению с аналогичными устройствами была повышена в 1.5 раза за счёт более точной аппроксимации телесного угла рассеяния.
Разработка и внедрение в эксперименты по упругому рр-рассеяштю на малые углы специализированных устройств первичной обработки информации - устройства кодирования и специализирован иного процессора позволили провести набор статистики в реальном масштабе времени с минимальными потерями входных данных и с высокой режектирующси способностью по отбору событий. Реально это сократило время набора статистики и , соответственно, сэкономило дорогостоящее пучковое время.
Итогом работ по разработке, исследованию характеристик и внедрению в физические эксперименты специализированных устройств первичной обработки информации явилось следующее: 1. Принятая организация элемента координатной системы с триггерным отбором событий — устройства кодирования обеспечила высокую эффективность регистрации (99.5%) событий плоскости пропорциональной камеры при интенсивности 10б 11с и плотности 1-WJ Умліле. 2. Реализовано кодирование с усреднением кластерных событий. Это позволило иметь пространственную точность определения координат, близкую к S/2, где S - шаг намотки проволочек. 3. Концепция проектирования схем кодирования с реализацией первого яруса комбинациоонной схемы до схем совпадений позволила уменьшить ( в 3 раза) физический объём аппаратуры в сравнении с аналогичными устройствами [13], [14], [15]. 4. Разработка промежуточного кода, анализ его использования до схем совпадений и проведённые измерения показали, что в реализованном устройстве кодирования число искажений координат на ± / проволочку и некорректных кодов в реальных условиях экспериментов по упругомурр- рассеянию на малые углы не превышает 1%. В результате был сделан вывод, что предложенная схема промежуточного кодирования не ухудшает ни пространственного разрешения MIJK, ни эффективности регистрации. 5. Промежуточное кодирование уменьшило время кодирования после совпадений до -25 не. Это позволило при использовании устройства кодирования совместно с процессором отбора событий рассеяния оптимизировать дискретность конвейерной обработки событий до значения 50 не, что сравнимо с временным разрешением детектора — многопроволочной пропорциональной камеры. 6. Разработан и внедрён в эксперименты на синхроциклотроне ГТИЯФ быстродействующий специализированный процессор отбора событий рассеяния частиц на мишени, работающий по конвейерному принципу с дискретностью обработки событий 50 не. 7. Конвейерный принцип работы процессора позволил получить практически пулевое «мёртвое» время, при этом полное время решения процессора составило 200 не. 8. Пороговый угол, определяющий отбор событий рассеяния в реальном времени, аппроксимирован в сечении плоскостью XY в виде правильного восьмиугольника, что существенно повысило реже кти руш щую способность процессора в сравнении с аналогичными устройствами. 3. Краткое описание эксперимента по исследованию рождений и распадов очарованных барионов при энергиях 600ГэВ — Е781 (SELEX)
Основной целью эксперимента Е781 ( Лаборатория им. Э.Ферми, США) является поиск и исследование очарованных барионов, их рзспадных характеристик в широком кинематическом диапазоне xF 0.1, где хг -доля пучкового момента, переданная очарованной частицей [20]. Установка SELEX представляла собой универсальный трёхступенчатый магнитный спектрометр, способный регистрировать и идентифицировать как заряженные, так и нейтральные частицы. Многосторонность прибора позволяла изучать также такие реакции, как упругое рассеяние злекіронов на Г гиперонах, измерение поляризуемости 17 к мезонов кулоновским полем и другие. Набор данных производился в 1996-97 гг. Эксперимент использовал гиперонный пучок, состоящий из 2 , к, К US с энергией 600ГэВ для отрицательной полярности и р, л+, 2Ґ и КУ с энергией 540 ГэВ для положительной полярности. Для производства вторичного потока 2 10і частиц в секунду и энергии 600 ГэВ в .20-секундном сгустке пучка выводилось 5т10!2 падающих протонов. Выводимый на детекторы пучок имел размеры 1.0 см2, расходимость 1 мрад и интенсивность -!(/ частиц в секунду. Микроструктура пучка синхронизирована частотой 53 MHz (18.8 нс период).
