Development of qualification procedures for DRM2 acquisition boards of the ALICE-TOF detector

Il lavoro di questa tesi è inserito nel contesto del programma di upgrade previsto per l'esperimento ALICE durante lo spegnimento della macchina acceleratrice nel biennio 2019-2020 (Long Shutdown 2). A partire dal 2021 è prevista in ALICE la registrazione di dati a un rate di interazione maggiore rispetto al passato sia in collisioni pp (fino a 200 kHz) che in eventi Pb-Pb (fino a 50 kHz). Oltre al rinnovo di alcuni detector (tracciatore al silicio e TPC), andranno potenziati gli attuali sistemi di readout per permettere un readout continuo senza preselezione di eventi. Nello specifico l'attività svolta per questa tesi è legata al collaudo e allo sviluppo dei nuovi Data Readout Module (DRM2) che andranno a sostituire i precedenti componenti nel rivelatore a tempo di volo (TOF) dell'esperimento. Per monitorare le funzionalità della scheda è stata sviluppata una GUI (Graphical user interface) che permette la lettura e scrittura di tutti i registri interni della scheda e anche la programmazione del principale ASIC in uso da essa (il chip GBTx che implementa un ricevitore/trasmettitore a 4.8 Gbit/s). Tale procedura è importante perchè permette al GBTx di programmarsi all'accensione della scheda nella configurazione richiesta. Poiché la scheda sarà esposta in ambiente radiativo moderatamente ostile (TID = 0.13 krad in 10 anni), sono stati effettuati dei test presso il Centro di Prototerapia di Trento con un fascio di protoni di 100 MeV di energia ad alta intensità su alcuni componenti chiave (FPGA Microsemi Igloo2 e transceiver ottici della AVAGO). Vengono discussi i risultati in termini di resistenza alla dose totale assorbita, di sezione d'urto per Single Event Upset (SEU) e Latchup (SEL). Al fine di sviluppare un sistema di test-bench compatto della scheda è stata infine sviluppata un'applicazione per consentire il collegamento via LAN attraverso protocollo UDP per monitorare i dati ricevuti attraverso il link GBTx dalla DRM2 con una scheda di sviluppo della Xilinx.