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Cómo registrar fenómenos rápidos para la investigación en física de altas energías

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+ Osciloscopio Essential

Captura de pulsos de un solo disparo en canales sincronizados

La investigación en física de altas energías suele centrarse en un fenómeno rápido que ocurre una sola vez y produce respuestas eléctricas en numerosos puntos de un experimento. Los investigadores pueden monitorizar detectores de partículas, fotodiodos, marcadores de tiempo láser, señales de haz y circuitos generadores de pulsos para comprender cómo se desarrolla el fenómeno. Capturar un grupo de detectores cada vez puede hacer que se pierdan las relaciones entre las señales, especialmente cuando el fenómeno no puede reproducirse en condiciones idénticas. Los ingenieros necesitan suficientes canales analógicos para observar conjuntamente el pulso y el comportamiento del sistema circundante, incluyendo qué señal cambia primero, cómo se propaga el transitorio y si las respuestas de los detectores se alinean con las referencias temporales. Una configuración de medición sincronizada y de alta densidad de canales conserva estas relaciones en una única adquisición, lo que ayuda a los investigadores a interpretar eventos breves sin tener que recurrir a mediciones repetidas de grupos de señales separados.

Para realizar la medición se necesitan osciloscopios conectados a múltiples puntos de observación a lo largo del experimento mediante conexiones de señal adecuadas. Los investigadores pueden comenzar con un solo instrumento e ir añadiendo osciloscopios sincronizados a medida que se necesiten más canales. Un reloj de referencia compartido y un disparo coordinado permiten la captura simultánea de eventos, mientras que la alineación temporal entre los instrumentos permite realizar comparaciones significativas de los tiempos de llegada de los pulsos. Los ingenieros seleccionan las condiciones de disparo en función de las características de los pulsos para aislar los eventos de interés y también deben capturar la actividad intermitente de manera eficiente sin registrar largos periodos de inactividad. El control remoto de los instrumentos permite la adquisición y la recuperación automatizadas de datos durante los experimentos, lo que permite a los investigadores recopilar mediciones sin tener que manejar manualmente cada osciloscopio. Este enfoque proporciona el contexto temporal necesario para comparar las respuestas de los detectores, evaluar la propagación de los eventos e investigar la actividad de corta duración a lo largo del experimento.

Solución para la captura de eventos en física de altas energías

La captura de eventos rápidos para la investigación en física de altas energías requiere una adquisición de alta resolución, una gran capacidad de memoria y mediciones sincronizadas en múltiples puntos de observación. Los osciloscopios « Essential » de Keysight combinan convertidores analógico-digitales (ADC) de 14 bits, una frecuencia de muestreo de hasta 3,2 GSa/s por canal y 100 Mpts de memoria por canal en un diseño compacto de cuatro canales, montable en rack de 1U. El disparo integrado por flanco y por ancho de pulso captura eventos definidos, mientras que el disparo por zona en tiempo real selecciona regiones de la forma de onda directamente en la ruta de adquisición, realizando más de 6.4 mil millones de pruebas por segundo con frecuencias de actualización de la forma de onda que superan 1,3 millones por segundo en las condiciones compatibles. La memoria segmentada captura de forma eficiente eventos intermitentes en segmentos disparados individualmente y marcados con la hora, conservando la memoria de adquisición para la actividad relevante en lugar de registrar largos periodos de inactividad. Los investigadores pueden ampliar la cobertura de canales utilizando osciloscopios adicionales con un reloj de referencia compartido de 10 MHz, disparo coordinado y corrección de desfase entre instrumentos para preservar las relaciones temporales. El control remoto mediante el protocolo SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) permite la adquisición automatizada y la recuperación de formas de onda, mientras que la tecnología VNC (Virtual Network Computing) facilita el acceso remoto a los instrumentos. En conjunto, estas capacidades ayudan a los investigadores a capturar eventos transitorios rápidos e investigar su sincronización y propagación a lo largo de experimentos complejos.

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