Building and developing the ARC system

Abstract

ARC system is an electronics test system for testing silicon detectors in LHC experiment. The first objective in thesis was to construct and develop the ARC system. The ARC system collects measurements data from detectors and controls the electronics. The ARC system consisted of two parts: the ARC electronics and ARCS software. The second part of the thesis was to develop a program, which was able to analyse data collected with the ARC system. The goal in the thesis was to make system that collects data from detector and after that it is analysed with the analysing program.

First part of the thesis was to make an ARC setup, which consists of electronic and software. When the ARC setup was ready, attention focused to the analysing program. In ROOT environment a simple analysing code were made. This code goes through the measurement data and prints the results to histogram. The end result was a histogram where the user is capable of reading the collected measurements.

When the ARC setup and analysing the program were finished, few tests were made. Using a strontium source measurements were taken from Triple GEM chamber. The measurements were put into a Pulse Height Spectrum histogram. This was done in ROOT environment by using macros. The histogram is considered to be the interpretation of signals that were collected during DAQ.

The ARC system was working and it was collecting data from detector like it should. After DAQ the data can be analysed in ROOT environment. The analysis concentrated on Landau distribution of the measurements, but the desired curve was not completely achieved during the measurements. The ARC setup works, but the software (ARCS) was not intended solely for the acquisition of data. With a better LabView program for the ARC setup, more efficient DAQ could be done. During the work a system was successfully built. This system collects data from a detector and the results of these measurements were later put to graphs. The user manual was also made for the appliance.

ARC -järjestelmä on testausjärjestelmä, jolla testataan pii -ilmaisimia. Työn ensimmäiseksi tavoitteeksi asetettiin ARC -järjestelmän rakentaminen ja kehittäminen. ARC -järjestelmästä piti kehittää tiedonsiirto ja -keruulaitteisto, jolla kerätään mittaustietoja GEM -ilmaisimista. Järjestelmä koostui kahdesta osasta: elektroniikasta eli ARC:sista ja ARCS -ohjelmistosta. Toisena osana työssä oli kehittää ohjelma, jolla pystyttäisiin käsittelemään kerättyä tietoa nopeasti.

Ensiksi koottiin ARC -järjestelmä johon kuului elektroniset komponentit ja ohjelmisto. Elektroniikan eli järjestelmän ollessa kunnossa huomio siirtyi analysointiohjelmaan. ROOT -ympäristössä tehtiin yksinkertainen ohjelma, joka käsittelee kerättyjä mittaustietoja ja tulostaa näiden perusteella valmiita kuvioita. Lopputuloksena oli histogrammi, josta pystytään lukemaan järjestelmällä kerättyjen mittaustulosten kirjo.

ARC -järjestelmän ja analysointiohjelman ollessa valmis, otettiin strontium lähteen avulla mittauksia Triple GEM -ilmaisimesta, joka on uuden tyypin GEM -ilmaisintyyppi. Mittaustuloksista tehtiin Pulssin Korkeuskirjo – histogrammi ROOT -ympäristössä käyttäen tehtyjä makroja. Kuvaajaa tulkitsemalla katsottiin, millaisia signaaleja ilmaisimesta luettiin.

ARC -järjestelmä saatiin toimintaan ja kerättyjä mittaustuloksia käsiteltiin tehdyllä ohjelmalla. Aikaiseksi saatiin jonkin kaltainen Landaun -jakauma mittaustuloksissa, mutta täysin haluttua kuvaajaa ei saatu aikaiseksi mittauksien aikana. ARC -elektroniikka toimii, mutta ARCS -ohjelmistoa ei ole tarkoitettu pelkästään mittaustulosten hankintaan. Paremmalla LabView -ohjelmalla ARC - järjestelmästä voisi tehdä laboratorioon tiedonkeruujärjestelmän. Työssä onnistuttiin rakentamaan laitteisto, joka kerää tietoa ilmaisimesta ja näistä mittaustuloksista saatiin myöhemmin luettavia kuvaajia. Käyttäjälle tehtiin myös käyttöohjeet laitteistoon.