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鑫鑫 王
(中国科学技术大学)
Description
超环面仪器实验装置ATLAS是欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞器（LHC）的重要探测器之一。其中，离线径迹探测器（Micromegas）和在线触发探测器（sTGC）组成ATLAS Muon谱仪的端盖近端探测器（Small Wheel）。在对撞能量提升的情况下，μ子探测器的性能在效率和分辨率方面都随着背景事例率的增加而降低，尤其是在端盖区域。此外，Small Wheel和端盖μ子探测器（EM）之间的电磁物质产生的低能量质子也会击中端盖触发室而产生假的事例触发。sTGC的任务就是对这些触发事例进行判选，筛选出有用的信号，减少伪事例率。Pad前端采集板（pFEB）的功能是对sTGC探测器中的Pad信号进行采集。在sTGC探测器系统中，考虑到测试需要及工程备份，约有近千块pFEB将被生产，这些pFEB都需要进行性能测试再最终应用到sTGC上。如果采集板的性能测试采用手动方式，会耗费很多时间，因此设计了这个性能自动测试软件。
采集板中所用的VMM2芯片是为探测器定制的专用读出芯片，由64个具有输入的线性前端通道组成。来自sTGC探测器的256路前端模拟信号通过GFZ接插件（10*30）传输到pFEB，经过保护电路送入四个VMM2芯片中。VMM2的输出数字信号进入FPGA，并在FPGA中完成相应的读出和分析。FPGA通过网口与上位机通讯，实现上位机对VMM2的配置和FPGA数据向上位机的数据传输。
测试软件GUI是基于Qt平台，采用C++语言进行编写的。其功能是完成上位机与测试板的交互，实现命令下发与数据采集。同时，为了使软件在使用的过程中运行更加流畅，采用了多线程的方式，将数据采集与上位机用户界面构建分别放到不同线程，这样在数据采集遇到困难的时候可以通过前面板终止采集，避免了用户界面GUI卡死的现象。数据的读出是通过Qt调用WinPcap库访问数据流经网卡获取，通过WinPcap捕获的事例数据包写入电脑文件中，然后进行后续的数据处理。
对采集板的性能测试包括通道基线测试，阈值DAC扫描测试，内部测试脉冲DAC扫描测试，通道线性测试等。一块pFEB有256个通道，每个通道都要进行这四项测试，如果一个通道接着一个通道手动修改参数地测试需要很长的时间，所以本软件采用了自动测试的方式，自动改变测量参数，来达到快速测量的目的。
本文以ATLAS探测器为背景，根据pFEB的测试要求设计了上位机数据配置与读出软件，本软件界面美观，操作流畅，用户使用方便，稳定性好，成功实现了对pFEB相应参数的自动测试功能。目前我们对于数据的处理是采用root软件对采集的离线数据进行处理，接下来的工作是对本软件进行优化，增加它的功能，希望能够做到对采集的数据进行在线处理与实时显示，节省性能测试所需的时间和人力。
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Ms
鑫鑫 王
(中国科学技术大学)
