ASIC de leitura versátil para Detectores de Gases com Micro Estruturas

• Processo: 24/04802-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Medidas Elétricas, Magnéticas e Eletrônicas, Instrumentação
• Acordo de Cooperação: ANR
• Pesquisador responsável: Wilhelmus Adrianus Maria van Noije
• Beneficiário: Wilhelmus Adrianus Maria van Noije
• Pesquisador Responsável no exterior: Damien Neyret
• Instituição Parceira no exterior: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), França
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Bruno Cavalcante de Souza Sanches ; Hugo Daniel Hernandez Herrera ; João Navarro Soares Júnior ; Lucas Compassi Severo ; Marcelo Gameiro Munhoz
• Assunto(s): Física de alta energia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Circuito integrado para leitura de detectores | Desenvolvimentos instrumentais | Detectores de partículas gasosas | Física de partículas experimental com aceleradores | high energy physics | Processamento de sinal digital e analógico | Circuito Integrado para Detectores usados em HIGH ENERGY PHYSICS

Resumo

Os detectores gasosos de microestruturas (MPGD) são amplamente utilizados em experimentos de física de partículas, graças ao seu baixo orçamento de material, desempenho notável e custo bastante baixo para detectores de grande porte. Os experimentos futuros, e em particular o experimento EPIC do futuro colisor de íons e elétrons EIC (BNL, EUA), que deverá coletar dados a partir de 2030, planejam ter vários desses detectores para rastrear partículas espalhadas. A atual eletrônica de leitura do MPGD apresenta certas limitações, tornando-a parcialmente incompatível com as necessidades de experimentos emergentes. Ou a paradigma DAQ streaming não é suportado, ou o desempenho está caindo rapidamente com o aumento da capacitância do detector, ou a leitura das câmaras de projeção de tempo não é viável. Além disso, os ASICs foram produzidos em tecnologias um pouco mais antigas que podem se tornar obsoletas em breve.A Universidade de São Paulo e o IRFU, CEA Saclay, estão estudando um novo ASIC de leitura multicanal versátil e resistente à radiação, denominado "SALSA", adaptado à maioria das aplicações MPGD. Este chip tolerante à radiação está sendo implementado numa tecnologia moderna de 65 nm que permite integrar mais funcionalidades nos blocos de processamento de dados (DSP embarcado com comunicação intercanal), para atingir velocidades de digitalização e processamento de dados superiores às das tecnologias atualmente utilizadas, com uma menor área do chip e menor consumo de energia. Seu frontend analógico configurável será compatível com eletrodos de grande capacitância de detectores de rastreamento, sinais de pequena amplitude de detectores de fótons gasosos, bem como sinais longos de TPCs. Sua capacidade de trabalhar em ambiente de leitura de streaming, bem como em sistemas triggered clássicos de aquisição de dados, e a possibilidade de aceitar uma grande faixa de frequências de clock de entrada, tornam-no capaz de ser facilmente integrado em uma grande variedade de configurações experimentais.Os parceiros do projeto, com uma experiência rica e complementar no desenvolvimento de ASICs frontend, pretendem produzir diversos protótipos para otimizar a implementação dos diferentes blocos funcionais do chip. O ASIC de leitura SALSA será um excelente candidato para estar no centro de uma eletrônica de leitura MPGD comum do experimento EPIC na EIC e muito provavelmente em outros experimentos. Este projeto também está incluído no roteiro de P&D proposto pelo ECFA, no âmbito da colaboração DRD1 dedicada ao desenvolvimento dos detectores de gases e da sua electrónica de leitura. (AU)