Avaliação e Testes de módulos FPGA-ADC Flash para uso em sistemas de aquisição de dados em Física Nuclear

• Processo: 09/14017-7
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de novembro de 2009
• Vigência (Término): 31 de outubro de 2010
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Nuclear
• Pesquisador responsável: Roberto Vicençotto Ribas
• Beneficiário: Felipe Lourenço Borges
• Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Sistema de aquisição de dados Instrumentação nuclear

Resumo

Conversores Analógico-Digital de alta velocidade (100-200MHz) e grande precisão (12-14 bits) são atualmente disponíveis a um custo relativamente baixo, o mesmo acontecendo com os dispositivos conhecidos como FPGA - Field Programmable Gate Array. Isso possibilitou um grande desenvolvimento de um novo tipo de sistemas de aquisição de dados e processamento de pulsos para a física nuclear experimental, onde todo o processamento após o pré-amplificador é digital. Esses novos sistemas já são disponíveis comercialmente para aplicações específicas, mas são as aplicações em situações bastante complexas que têm dado um grande impulso no desenvolvimento dessa nova tecnologia. Na física nuclear de baixas energias, por exemplo, os novos espectrômetros de raios gama em desenvolvimento, como GRETA nos EUA e AGATA na Europa, utilização sistemas baseados nessa tecnologia. Nesses sistemas, o sinal gerado pelo pré-amplificador acoplado ao detector é a única parte analógica do sistema. Um CAD do tipo Flash toma amostras desse sinal em intervalos de cerca de 10ns, produzindo cerca de 1-2 Kb amostragens por pulso. A seguir, todo o processamento tradicionalmente realizado por módulos analógicos (amplificador espectroscópico, amplficador rápido, discriminador de fração constante, etc) é agora realizado digitalmente, após a digitalização do pulso do pré. Grande parte desse processamento é feito em FPGAs, que o realizam em fluxo contínuo a cerca de 20-40Mbytes por segundo. Vários FPGAs podem trabalhar em paralelo para processar o grande número de canais existentes naqueles espectrômetros. Estamos agora avaliando, aprendendo e testando sistemas simples utilizando essa nova tecnologia, tendo em vista o desenvolvimento de um sistema semelhante para uso em nosso laboratório. Ref.: R. Grzywacz - Applications of digital pulse processing in nuclear spectroscopy - Nucl. Instr. Meth. B 204, 649 (2003)