Salón de Actos PCUV (Edificio de Cabecera)
Introducción al bloque de Electrónica.
Descripción del laboratorio, infraestructura y servicios
Descripción de la Sala Blanca, infraestructura y servicios.
En el LARAM (Laboratorio de Radiactividad Ambiental) hemos continuado desarrollando los proyectos de vigilancia radiológica ambiental suscritos tanto con el Consejo de Seguridad Nuclear (Programa REM – Red Densa, monitorización de la radiactividad ambiental en España) como con la Generalitat Valenciana (Programa de Control de Calidad del Plan de Vigilancia Radiológica Ambiental de la CN de Cofrentes). Hemos seguido trabajando en el convenio para el desarrollo del Plan de Emergencias Radiológicas de la Comunidad Valenciana. Además, se está contribuyendo al desarrollo del proyecto REMO y de un nuevo proyecto para el desarrollo de detectores portátiles de H-3. Por último, se realizó la auditoría de ampliación del alcance de acreditación ENAC (ISO 17025) del LARAM para incluir nuevos análisis requeridos por la legislación vigente (Rn en aire).
Descripción del servicio
The High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) upgrade at CERN will increase luminosity, resulting in higher proton-proton interaction rates per bunch crossing at the Tile Calorimeter of the ATLAS detector. This phenomenon is known as signal pile-up and, to mitigate its impact, more complex signal reconstruction algorithms based on deep learning are required. The processing will be made using Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) due to their low and deterministic latency for signal synchronization. Furthermore, the signal reconstruction needs to be made using more sophisticated algorithms, such as deep-learning methods. This work aims to design and implement the FPGA firmware for signal reconstruction, operating at 40 MHz to process data before the first level of trigger, ensuring optimal performance in the HL-LHC era.
The escalating demand for data processing in particle physics research has spurred the exploration of novel technologies to enhance the efficiency and speed of calculations. This study presents the development of an implementation of MADGRAPH, a widely used tool in particle collision simulations, to FPGA using High-Level Synthesis. This research presents a proof of concept limited to a single, relatively simple process (e+ e- > mu+ mu-). The experimental evaluation methodology is described, focusing on performance comparison between traditional CPU implementations, GPU acceleration, and the new FPGA approach. This study describes the complex process of adapting MADGRAPH to FPGA using HLS, focusing on optimizing algorithms for parallel processing. These advancements could enable faster execution of complex simulations, highlighting FPGA's crucial role in advancing particle physics research. The encouraging results obtained in this proof of concept prove potential interest in testing the performance of the FPGA implementation of more complex processes.
Se presentará un resumen de dos proyectos de relevancia en el ámbito de la electrónica aplicada a la física experimental: TileCal, el calorímetro hadrónico del experimento ATLAS en el CERN, y el sistema de adquisición de datos AliVata, desarrollado en colaboración con el grupo IRIS y la empresa Alibava Systems. Este último se caracteriza por su diseño modular, portátil y versátil, con aplicaciones en física médica, espectroscopía y caracterización de sensores de silicio.
La exposición incluirá una introducción al contexto científico y tecnológico de ambos desarrollos, seguida de una descripción de las tareas realizadas en el ámbito de la ingeniería electrónica, centradas en el diseño, verificación y soporte técnico de sistemas relacionados con la adquisición de datos, el control y la monitorización.
Electrónica de los Módulos de Strips para el nuevo tracker de ATLAS,sistema de test para el control de calidad de los pétalos (estructuras con varios módulos), conectores y cables específicos.
After a very successful upgrade during LS2, mainly focused on making possible the new flexible fully software trigger, a second upgrade is planned for LHCb during LS4 to fully profit from the HL-LHC. Considering the steep increase in pile-up and occupancy under the new conditions, one of the themes of this upgrade is the integration of time measurements in different sub-systems to contribute to tackling the combinatorial explosion during event reconstruction.
The LHCb-IFIC Group contributes since 2018 to the development of PicoCal, an heterogeneous sampling calorimeter using various absorber and scintillating materials as well as configurations. Two separate ASICs provide a 20ps resolution time measurement (SPIDER) and a 10bit resolution energy measurement (ICECAL65). The group had a direct contribution to the design of ICECAL65, whose first prototype is to be produced during Q4 2025. Additionally, a COTS circuit (PAC) is under development at IFIC, integrated in the Front-End Boards and dedicated to the acquisition of the signal from the fotosensors and it adaptation to the ASIC inputs.
The LHCb-IFIC Group already had a relevant role during the development of PACIFIC, the SiPM readout ASIC installed in the SciFi Tracker. Towards Upgrade II, the SciFi Tracker plans to update this chip to PACIFIC++, a circuit integrating functionality previously performed in an FPGA and a new time measurement with <1ns resolution. The talk will cover the contributions to the analog readout chain for the first prototype that is planned to go to production during next year.
Magnetic and electric dipole moments of fundamental particles provide powerful probes for physics within and beyond the Standard Model. For the case of short-lived charm baryons, these properties have not been experimentally accessible due to the difficulties imposed by their lifetimes.
In view of this situation, a small fixed-target experiment at the LHC is proposed, ALADDIN [1], which will enable a unique program of measurements of charm baryon electromagnetic dipole moments
The first step towards this feat is the TWOCRYST project, a proof of concept that will demonstrate the feasibility of ALADDIN and deliver tangible input on critical aspects that are only accessible in simulations. With that goal, a dedicated particle detector has been built in the time frame of 1 year. This particle detector, operating inside a vacuum environment, reuses elements from the VELO [2] detector, specifically the silicon pixel sensors, the front-end ASICs and the Hybrid GBTx circuit inside the vacuum, as well as the Optical Power Board (OPB) outside the vacuum.
The LHCb-IFIC group has been very involved in the development of this detector, contributing with:
• The Vacuum Feedthrough Board (VFB): a PCB that connects the inside and the outside of the vacuum for the electrical signals
• Two multitasks rigid-flexible PCBs: located inside the vacuum and responsible of transmitting all the control and data signals among ASICs, HyGBTx and VFB.
• The detector power supply system: architectural design, installation and commissioning of the power supply system for the whole detector.
• A SCADA system: that provides a user interface and security measurements to control the detector power supply system.
[1] https://cds.cern.ch/record/2905467?ln=es
[2] https://home.cern/news/news/experiments/new-lhcb-velo
En el IFIC se llevan a cabo desarrollos de electrónica analógica y digital para detectores a ser utilizados en física experimental de neutrinos, desde sistemas de detección de fotones en ambiente criogénicos hasta sistemas de adquisición de datos para estos detectores.
La medida precisa del tiempo es un reto clave en numerosas aplicaciones científicas y tecnológicas, especialmente cuando se busca escalar a un gran número de canales sin comprometer recursos de hardware. En este trabajo presentamos una nueva arquitectura de Time-to-Digital Converter (TDC) implementada en FPGA, diseñada para maximizar la eficiencia en el uso de lógica manteniendo una resolución subnanosegundo. El diseño combina un contador de fases multiciclo con elementos de retardo configurables de la propia FPGA, lo que permite mejorar la resolución con un coste mínimo en recursos lógicos.
La implementación en un dispositivo Xilinx Artix-7 alcanza una resolución de ~416 ps y una precisión de trigger de 186 ps r.m.s., con excelente linealidad. Todo ello se logra utilizando apenas unas centenas de LUTs y registros, lo que convierte la propuesta en una alternativa muy atractiva frente a TDCs convencionales. Además, se muestran resultados preliminares en una FPGA Ultrascale, que ponen de manifiesto la escalabilidad de la arquitectura y su potencial para sistemas con gran número de canales.
Pulse pile-up in detection systems can degrade energy and time resolution, especially in high-rate environments. While traditional rejection methods discard overlapping events, some of these signals may still contain valuable physical information. We present a novel reconstruction method based on a one-dimensional convolutional autoencoder (1D-CAE), trained on data acquired for our first experience, from the Neutron Detector Array (NEDA). This method reconstructs pile-up events, allowing further analysis such as Pulse Shape Analysis (PSA) neutron-gamma discrimination using the Charge Comparison method (CC). As part of ongoing work, we have executed the model on a 32-bit microprocessor and are currently implementing the solution on FPGA hardware. Using the HLS4ML library, we have generated a hardware IP core, although successful simulation of the IP remains an open task. These developments aim to enable real-time, on-detector pulse reconstruction in future high-throughput experiments.
En esta contribución se resumirán las actividades más relevantes realizadas en el IFIC para el desarrollo la tecnología DMAPS (Depleted Monolithic Active Pixel Sensors) de detectores semiconductores de radiación, detectores pixelados que integran el sensor y la electrónica de lectura cercana en un mismo dispositivo semiconductor fabricable en tecnología CMOS. El IFIC participa, en el ámbito de la colaboración RD50/DRD3 del CERN, en el diseño y la caracterización de estos dispositivos. Además, también se presentarán las novedades en relación al desarrollo de un sistema de adquisición modular y versátil basado en dispositivos SoC (System-on-Chip) para la caracterización de los dispositivos DMAPS. Este sistema, debido a su arquitectura, tiene el potencial de ser fácilmente adaptable para otras aplicaciones como la Física Médica. En este sentido, se tratará su aplicación al desarrollo de un sistema de monitorización de la dosis de radiación recibida por el paciente en terapia hadrónica, basado en un nuevo ASIC de lectura (FlexToT), y para instrumentación en aceleradores médicos (monitorización de pérdida de haz), las dos líneas principales del IFIMED.
Descripción del sistema y sus aplicaciones.
For future particle colliders, cavity Beam Position Monitors (cBPMs) are considered the optimal solution for precise beam position measurements, which are essential for guiding and stabilizing high-energy beams with nanometer accuracy, thereby maximizing luminosity at the interaction point. In this work, we present the electromagnetic design of a re-entrant cBPM for the ILC Main Linac, detailing the successive steps undertaken to achieve the required performance targets. The design optimization has been carried out through electromagnetic simulations using CST Microwave Studio and Ansys HFSS. In addition, tolerance studies have been performed to ensure that the final component meets the operational specifications within realistic manufacturing limits.
Se desarrolló un sistema de lectura basado en un oscilador local (LO) y electrónica de conversión descendente para procesar las señales de un monitor de posición de haz por cavidad (cBPM) instalado al final del LINAC de ATF en KEK, Japón. El cBPM opera a 1.725 GHz y las señales se convierten a una frecuencia intermedia (150 MHz) mediante un sistema downconversion generando una señal de LO a 1.875 GHz, sintetizado con un PLL fraccional.
Las pruebas preliminares con osciloscopio de 2 GS/s evidencian la importancia de un LO bloqueado en fase para obtener resultados estables. Los primeros ensayos con haz muestran una resolución mejor que 20 μm para 0.23 nC/bunch, con expectativas de mejora tras la optimización de algoritmos. El trabajo futuro se centrará en la digitalización completa mediante FPGA con ADC de alta velocidad.
Este trabajo presenta el diseño y la validación preliminar de un sistema modular, de control y adquisición de radiofrecuencia de baja potencia (LLRF), para un inyector lineal de iones a 750 MHz en desarrollo en el IFIC.
Basado en el estándar abierto MicroTCA, el sistema integra módulos de procesamiento RF de alta velocidad y demoduladores I/Q diseñados mediante FPGAs. Un software de control sobre Linux embebido gestiona la estabilización de señal, regulación de potencia y protección ante fallos en tiempo real. La supervisión se realiza mediante una interfaz SCADA basada en Tango-Controls, que facilita la monitorización, manejo de alarmas y el almacenamiento de datos. Esta arquitectura modular y abierta favorece la reutilización y una implementación rentable en bancos de pruebas y futuros aceleradores.
Trabajos realizados de Soporte a Usuarios
Como reciente incorporación al equipo de informática del IFIC gracias a la convocatoria de Empleo Joven 2025 mi objetivo es ayudar al equipo y obtener las capacidades para desempeñar las siguientes tareas:
- Desarrollar aplicaciones Web usando Python y el framework Flask.
- Recoger metricas del centro de computación y representarlas de manera que se puedan detectar fallos o errores en los equipos mediante un analisis de las mismas.
Enviar un job a nuestros clusters de cálculo GLUON y GRAVITON puede parecer algo sencillo, pero detrás hay un trabajo continuo de integración entre la infraestructura y los proyectos de investigación que se ejecutan en ella. En esta charla hablaremos de cómo conectamos las necesidades científicas con los recursos de cómputo, optimizando el uso de la infraestructura para obtener el máximo rendimiento en la investigación. Esto implica, entre otras cosas, una labor continua de elaboración y mejora de documentación y tutoriales para los usuarios, preparación de los diferentes entornos de computo, reparto eficiente de recursos , etc
Así mismo, hablaré de uno de los proyectos en los que he trabajado recientemente y cuyo cómputo se ha llevado a cabo en nuestra infraestructura. En él desarrollamos metodologías y aplicamos algoritmos de Machine Learning para la predicción del tráfico en la ciudad de Valencia, con el objetivo de contribuir a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la saturación de vehículos en entornos urbanos.
ARTEMISA (ARTificial Environment for ML and Innovation in Scientific Advanced Computing) es una infraestructura de computación intensiva enfocada a tareas de Inteligencia Artificial localizada en el CPD del IFIC. Actualmente, cuenta con 2 nodos interfaz y 37 nodos de trabajo, sumando un total de 47 GPUs de alto rendimiento, además de servidores de disco para almacenamiento. En la convocatoria en curso hay un total de 46 proyectos inscritos para el uso de estos recursos. La naturaleza de los proyectos es heterogénea, cubriendo diferentes áreas y proveniendo de distintas instituciones de investigación nacionales.
En esta charla se van a exponer las diferentes tecnologías y herramientas empleadas en el ecosistema de ARTEMISA para el correcto funcionamiento de la infraestructura, que posibilitan proporcionar un servicio continuo a los usuarios. Se explicarán desde el planificador de tareas, librerías de computación, monitorización, gestión de accesos y monitorización hasta la implementación de tareas administrativas, como la aplicación que permite la inscripción y evaluación de proyectos.
La infraestructura de computación de ATLAS en el IFIC está dividida en servidores de almacenamiento y servidores de procesado donde se puede procesar utilizando un sistema de colas. También hay interfaces de usuario para realizar trabajo en interactivo. En esta charla se van a exponer las características y el mantenimiento de esta infraestructura, que proporciona un servicio accesible a los usuarios 24/7 para que puedan procesar trabajos de computación intensiva en una infraestructura grid conectada con otros nodos de ATLAS.
Se va a explicar además el desarrollo e implementación de Kubernetes que se está llevando a cabo para que funcione con CEPH. Esto permitirá poder migrar servicios a una infraestructura moderna, balanceada y que aporte recursos bajo demanda que mejorará la calidad y disponibilidad de los servicios generales que se proporcionan a los usuarios.
El ATLAS Event Index es el catálogo de metadatos de todos los eventos producidos en el experimento ATLAS del CERN, incluyendo tanto datos reales como simulaciones Monte Carlo. El sistema de data collection se encarga de recopilar y estructurar esta información, garantizando que pueda ser localizada y consultada de manera eficiente. Un componente central es el supervisor, una herramienta que gestiona la recolección e inserción de los datos en Phoenix/HBase, controlando las colas de datasets, coordinando la ejecución de tareas y repitiendo los procesos cuando se producen fallos.
En esta charla presentaremos el entorno de ejecución, las funcionalidades principales y el ecosistema de servicios que utiliza el sistema, incluyendo STOMP, S3, EOS, SQLAlchemy y HBase entre otros.
Introducción al bloque de mecánica.
Servicios de fabricación, modificación y ensamblaje de piezas mediante procesos de mecanizado manual,CNC e impresión 3D que se realizan en la unidad de mecánica.
El grupo de mecánica de ATLAS da soporte a todas las necesidades surgidas en el grupo. Desde el diseño y fabricación de nuevos setups y herramientas, al montaje y modificación de los ya existentes.
Actualmente las áreas de trabajo se centran en la producción (montaje y fabricación de piezas) del módulo de servicios, control de calidad de la producción de cores o soporte para la creación del setup de test eléctricos a los pétalos dentro del proyecto de ATLAS, además, se ha dado soporte para la realización de una prueba de concepto que trata de ver la viabilidad de la tecnología de los sensores de ATLAS aplicada a otros usos.
Dentro del grupo AITANA del IFIC se han desarrollado diferentes equipos para aceleradores de partículas. En esta contribución se presentará, centrándose en el diseño mecánico, el trabajo realizado para el diseño de un chopper electrostático pulsado para convertir el haz continuo del CNA en haz pulsado y pudiendo utilizarse así para aplicaciones con condiciones de irradiación FLASH.
Dentro del grupo AITANA del IFIC se han desarrollado diferentes equipos para acelerador. En esta contribución se presentará el trabajo realizado para el diseño mecánico de un cavity BPM para el Main Linac de ILC, el cual incluye el diseño de un contacto de RF flexible del que se presentarán los estudios realizados para su diseño.
La presentación describirá las tareas realizadas en la ejecución de dos proyectos de I+D+i en instrumentación para calorímetros de alta granularidad. Dichos trabajos se engloban dentro de las colaboraciones LUXE y DRD6.
Se puso en marcha una nueva sala blanca (TARDIS-Lab) con niveles de calidad del aire ISO5. Se trabajó en el ensamblado de dos tipologías de sensores para calorímetros:
Se desarrolló un procedimiento y se diseñaron herramientas para mezclado de adhesivo epoxi conductor. Se realizaron pruebas para ajustar los parámetros para la dosificación volumétrica del adhesivo con un robot cartesiano. Se diseñó una nueva mesa para el robot y un sistema de accesorios para posicionamiento y fijación de los jigs. Para controlar el proceso de curado del adhesivo (temperaturas y gradientes de temperatura) se estudiaron las curvas de calentamiento y enfriamiento de los jigs en el horno.
Se desarrolló un procedimiento de ensamblado de sensor CSIS en conjunción con un rediseño completo de los jigs.
Como paso previo al ensamblado de componentes se realizaron metrologías de PCB, láminas de fibras de carbono, kapton flex, jigs, etc; para lo cual fue necesario definir estrategias de medición, así como diseñar y fabricar utillajes.
Descripción de los últimos trabajos realizados en los proyectos NEXT, COLINA y DUNE, además de las actividades que se están llevando a cabo actualmente.