ProtoDUNE timing system proposal Draft 0.01. Oxford 16.3.2016 - PDF document

ProtoDUNE ¡timing ¡system ¡proposal ¡ Draft ¡0.01. ¡Oxford ¡16.3.2016 ¡ 1. ¡Introduction ¡ The ¡timing ¡system ¡for ¡ProtoDUNE ¡provides ¡various ¡clocks ¡and ¡synchronization ¡pulses ¡to ¡the ¡ readouts ¡of ¡the ¡six ¡APAs ¡(LArTPC ¡and ¡PD ¡data), ¡its ¡design ¡is ¡also ¡closely ¡connected ¡with ¡the ¡ way ¡we ¡trigger, ¡ensure ¡that ¡data ¡collection ¡starts ¡at ¡the ¡same ¡time ¡in ¡all ¡the ¡detectors, ¡ backpressure ¡methodologies, ¡incorporate ¡the ¡data ¡from ¡the ¡beam ¡instrumentation ¡counters ¡ and ¡distribute ¡calibration ¡signals. ¡ ¡ We ¡currently ¡have ¡the ¡opportunity ¡to ¡choose ¡between ¡updating ¡the ¡NOvA ¡clock ¡system ¡design, ¡ which ¡is ¡used ¡on ¡the ¡35t ¡prototype, ¡and ¡using ¡the ¡white ¡rabbit ¡system ¡or ¡some ¡other ¡system. ¡ ¡ The ¡white ¡rabbit ¡and ¡NOvA ¡systems ¡are ¡rather ¡different ¡are ¡not ¡drop-­‑in-­‑replacements ¡for ¡each ¡ other, ¡so ¡this ¡proposal ¡is ¡written ¡in ¡a ¡detailed ¡way ¡to ¡facilitate ¡careful ¡consideration ¡of ¡this ¡ choice, ¡and ¡on ¡how ¡the ¡choice ¡impacts ¡the ¡interfaces ¡with ¡other ¡subsystems. ¡ ¡Since ¡ProtoDUNE ¡ is ¡a ¡good ¡opportunity ¡to ¡orient ¡our ¡designs ¡towards ¡what ¡will ¡be ¡done ¡in ¡the ¡far ¡detector, ¡it ¡is ¡ important ¡this ¡choice ¡is ¡not ¡motivated ¡by ¡ProtoDUNE ¡requirements ¡alone. ¡ ¡It ¡is ¡also ¡an ¡ opportunity ¡to ¡try ¡to ¡align ¡the ¡single-­‑ ¡and ¡dual-­‑phase ¡designs. ¡ ¡Since ¡ProtoDUNE ¡has ¡a ¡small ¡ number ¡of ¡channels, ¡it ¡is ¡permitted ¡to ¡overdesign ¡the ¡timing ¡for ¡ProtoDUNE ¡a ¡bit ¡to ¡allow ¡ additional ¡testing ¡compared ¡with ¡a ¡more ¡minimalistic ¡cost-­‑optimized ¡far ¡detector ¡design. ¡ ¡ We ¡start ¡this ¡proposal ¡in ¡section ¡2 ¡by ¡giving ¡the ¡requirements ¡for ¡one ¡10kt ¡module ¡of ¡the ¡far ¡ detector ¡in ¡a ¡way ¡that ¡is ¡as ¡independent ¡of ¡the ¡implementation ¡choice ¡as ¡possible. ¡ ¡These ¡ requirements ¡are ¡not ¡written ¡in ¡a ¡formalized ¡style, ¡the ¡text ¡tries ¡to ¡list ¡the ¡motivations ¡for ¡the ¡ requirement ¡choices ¡with ¡the ¡requirements ¡themselves. ¡ ¡They ¡also ¡give ¡an ¡overview ¡so ¡that ¡the ¡ approximate ¡size ¡of ¡the ¡system ¡is ¡apparent ¡while ¡reading ¡the ¡text. ¡ ¡Section ¡3 ¡gives ¡the ¡more ¡ specific ¡proposal ¡for ¡using ¡the ¡white ¡rabbit ¡system ¡for ¡DUNE ¡single-­‑phase ¡(to ¡evaluate ¡the ¡ choice ¡between ¡NOvA ¡and ¡White ¡Rabbit, ¡we ¡have ¡to ¡make ¡a ¡serious ¡attempt ¡to ¡design ¡around ¡ White ¡Rabbit, ¡in ¡order ¡to ¡compare ¡with ¡what ¡we ¡have ¡with ¡the ¡NOvA ¡system ¡on ¡the ¡35t ¡– ¡this ¡ section ¡is ¡that ¡attempt ¡-­‑ ¡well ¡for ¡the ¡time ¡being ¡it ¡is ¡a ¡first ¡working ¡draft ¡of ¡it), ¡including ¡a ¡sub-­‑ section ¡on ¡each ¡place ¡the ¡timing ¡interfaces ¡with ¡another ¡sub-­‑system. ¡ ¡Section ¡4 ¡is ¡a ¡summary ¡of ¡ how ¡the ¡White-­‑Rabbit ¡is ¡used ¡in ¡the ¡dual-­‑phase ¡design. ¡ ¡Section ¡5 ¡gives ¡the ¡detailed ¡ implementation ¡of ¡how ¡the ¡timing ¡system ¡is ¡implemented ¡for ¡ProtoDUNE, ¡including ¡a ¡ consideration ¡of ¡whether ¡it ¡is ¡a ¡good ¡idea ¡to ¡implement ¡the ¡ability ¡to ¡have ¡the ¡existing ¡NOvA ¡ system ¡implemented ¡in ¡parallel ¡for ¡cross-­‑check ¡purposes. ¡ ¡Section ¡6 ¡is ¡a ¡table ¡of ¡resources ¡ needed ¡for ¡ProtoDUNE, ¡and ¡section ¡7 ¡gives ¡a ¡list ¡of ¡team ¡members, ¡their ¡expertise ¡and ¡the ¡ amount ¡of ¡time ¡they ¡are ¡available ¡for ¡the ¡ProtoDUNE ¡work. ¡ ¡As ¡you ¡will ¡notice, ¡we ¡are ¡working ¡ on ¡section ¡2 ¡at ¡the ¡moment, ¡sections ¡3 ¡and ¡4 ¡should ¡follow ¡soon! ¡ ¡ ¡ ¡