Tanszéki konzulens: 

Kovácsházy Tamás docens Szoba: IE334 Tel.: +36 1 463-4372 Email: khazy (*) mit * bme * hu

A Nagy Hadronütköztető (LHC) a Higgs-bozon felfedezése óta folyamatos fejlesztéseken esik át, melyek növelik a részecske nyalábok (és így az ütközések) energiáját, továbbá az ütközések számát is (adott időegység alatt). Az nagyobb ütközési ráta gyorsabban több adatot generál a fizikusoknak, viszont technikai kihívásokat is támaszt. A soron következő fejlesztés során mind a detektorokat (CMS, Atlas, stb) mind a gyorsító szupravezető mágnesit le kell cserélni, hogy azok képesek legyenek előállítani és kezelni a kívánt ütközési rátát (fényességet). Ennek az átalakításnak az eredménye lesz a Nagyfényességű Nagy Hadronütköztető (HL-LHC).

A részecske nyalábok ütközési pontba fókuszálást az úgynevezett inner triplet szupravezető elektromágnes fogja végezni, mely több mint 11 T fluxussűrűséget generál, amihez 18 kA-t szükséges rajta átfolyatni. Nincs is ezzel addig gond, míg a szupravezetőből készült tekercs szupravezetőként is viselkedik (tehát ellenállása nulla), azonban különböző okokból gyakorlatilag bármikor normálissá válhat. Ekkor a mágnest rögtön le kell állítani és a mágneses térben felhalmozott energiát eldiszipálni, mielőtt a rezisztívé vált pontban a 18 kA szétégeti a mágnest, több milliárdos kárt és sok hónapos leállást okozva ezzel.

A mágneshez készülő felügyeleti rendszer feladata, hogy detektálja, ha gond van és beindítsa (triggerelje) a védelmi rendszereket. Azonban ezek a védelmi rendszerek, meghibásodásuk esetén, maguktól is beindulhatnak. Ilyenkor a részecske nyalábokat a hiba esemény kezdetétől számoltan 500 us-on belül el kell távolítani a gyorsítóból, különben a megzavart és eltérített részecskesugarak súlyoson károsítják a gyorsítót, több milliárdos kárt, sok hónapos leállást és komoly nukleáris incidenst okozva ezzel.

A feladat egy tesztkártyát készíteni a felügyeleti rendszer azon analóg adatgyűjtő kártyájához, mely a védelmi rendszereket monitorozza. Ez tulajdonképpen egy egyszerű sok csatornás függvénygenerátort jelent, mely PC-ről vezérleten képes tesztelni az adatgyűjtőt és a felügyelti rendszer reakcióját különböző jelekre. Ehhez egy egyszerű NyÁK elkészítése és mikrokontroller és/vagy FPGA fimrware (C vagy C++, VHDL) fejlesztése szükséges. Esetleg PC oldalról teszt rutin fejlesztése (Python).

A feladat elvégzéséhez szükséges beágyazott firmware fejlesztésben jártasság és alapszintű NyÁK tervezési ismeretek/jártasság (KiCAD vagy Altium). A NyÁK gyártásról, alkatrész beszerzésről, beültetésről gondoskodunk.

A téma akár CERN-ben végzett nyári gyakorlat keretein belül is folytatható.