CERN’in Fransa-İsviçre sınırındaki dev yeraltı laboratuvarında bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), önümüzdeki yıllarda kapasitesini artırarak saniyede 1.5 milyara varan parçacık çarpışmasına sahne olacak. Bu yüksek hız ve yoğunluk, yalnızca veri akışını değil, cihazların maruz kaldığı radyasyonu da katlayacak.
Bu nedenle Columbia Üniversitesi mühendisleri, ATLAS dedektörü için özel olarak tasarlanmış, radyasyona dayanıklı analog-dijital dönüştürücü (ADC) çipler geliştirdi.
STANDART BİLEŞENLER DAYANAMIYOR
Çip tasarım ekibinden Prof. Peter Kinget, radyasyona dayanıklı bileşen pazarının ticari açıdan cazip olmaması nedeniyle bu işi akademinin üstlendiğini belirtiyor. Testlerde standart ticari bileşenlerin kısa sürede bozulduğu görüldü. Bu nedenle ekip, hataları otomatik düzeltebilen, özel yerleşim düzenleriyle koruma sağlayan ve mevcut devre üretim tekniklerini kullanan dayanıklı bir tasarım geliştirdi.
ÇİFTE GÖREV: TETİKLEME VE VERİ TOPLAMA
Yeni tasarlanan iki farklı ADC çipinden ilki, ‘tetikleyici’ olarak görev yapıyor. Bu çip, her saniye gerçekleşen milyarlarca çarpışma içinden yalnızca bilimsel açıdan en değerli verileri seçerek sisteme aktarıyor.
İkinci çip olan “veri toplama” ADC’si ise yükseltme tamamlandığında kullanılacak. Bu çip, seçilen sinyalleri yüksek hassasiyetle sayısallaştırarak Higgs bozonu gibi parçacıkların ayrıntılı incelenmesini mümkün kılacak.
10 YIL DAYANACAK
Araştırma sonuçları, geliştirilen ADC ASIC tasarımının LHC’nin aşırı radyasyon koşullarına on yıldan fazla dayanabileceğini gösteriyor. Bu, yüksek enerji fiziğinde nadir görülen bir dayanıklılık seviyesi olarak değerlendiriliyor.
