ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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RECONFIGURABLE PLATFORM FOR CONCURRENT MULTICHANNEL PULSE ANALYSIS IN PARTICLE DETECTORS AND ITS APPLICATION TO A MUON TELESCOPE
Autor/aGarcia Tejedor, Juan Ignacio
DepartamentoAutomática
Director/aBlanco Ávalos, Juan José
Codirector/aSánchez Prieto, Sebastián
Fecha de defensa30/06/2021
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaInvestigación Espacial y Astrobiología (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenDada la diversidad de fenómenos que se observan en el campo de la física nuclear experimental, se desarrolla constantemente gran variedad de instrumentación científica. Uno de los elementos clave de estos instrumentos es el sistema de adquisición y procesamiento de datos, que normalmente es una cadena de adquisición construida a medida para el instrumento y/o experimento específico, o bien construida a partir de módulos electrónicos genéricos como los que utilizan los estándares NIM, CAMAC o VXI. Ambos enfoques presentan importantes inconvenientes: los sistemas de adquisición de datos a medida conllevan tiempo de desarrollo y no son económicamente rentables, dada su naturaleza específica e inflexible; y los módulos de instrumentación estándar son flexibles en su configuración, pero limitados en su funcionalidad, caros y a menudo poco prácticos para instrumentos en los que se requiere el manejo de una gran cantidad de señales. Este trabajo presenta un nuevo concepto de arquitectura integrada de adquisición, análisis y procesamiento de datos para su uso en electrónica de instrumentación nuclear que aborda estas limitaciones. Se propone una plataforma hardware común que se centra en la adaptabilidad a una amplia variedad de configuraciones de experimentos, pero que es capaz de proporcionar una funcionalidad y un rendimiento similares a los de un sistema de adquisición de datos hecho a medida, a la vez que se mantiene compacto, de bajo consumo y con un coste reducido. Esto se consigue aprovechando tecnologías como los ADC multicanal de alta velocidad, los dispositivos FPGA de lógica reconfigurable y los ordenadores compactos monoplaca basados en SoC, que permiten la implementación de la cadena de adquisición mediante una combinación de electrónica, hardware modular sintetizable y software basado en Linux. Finalmente, se ha construido un prototipo del concepto de sistema de adquisición propuesto y se describe su uso con éxito en el instrumento Muon Impact Tracer and Observer, un telescopio de muones compuesto por dos centelleadores de 1m2 y ocho tubos fotomultiplicadores que forma parte del observatorio de rayos cósmicos ORCA, actualmente instalado en la Base Antártica Española Juan Carlos I.