Verbesserung der Strahlentoleranz von FPGAs für Experimente der Hochenergiephysik

Abstract:
Viele Experimente der Hochenergiephysik haben Untersuchungen des Verhaltens von Materie unter extremen physikalischen Bedingungen zum Inhalt. Zu diesem Zweck werden geladene Teilchen (Ionen) mit hoher Energie zur Kollision gebracht und dabei Energie- oder Baryonendichten erzeugt, die den Bedingungen im frühen Universum kurz nach dem Urknall bzw. die dem Zentrum von Neutronensternen entsprechen; vgl. Compressed Baryonic Matter (CBM) Experiment. In beiden Fällen entsteht ein Plasma aus Quarks und Gluonen (QGP), das innerhalb sehr kurzer Zeit wieder in Hadronen zerfällt. Die dabei freiwerdenden Partikel erlauben es, sofern in Detektoren erfasst, wichtige Aussagen über den Ursprung des Universums und die Struktur der starken Wechselwirkung zu treffen. Sie verursachen andererseits jedoch auch massiv Fehler in der für ihre Erfassung notwendigen Elektronik. In diesem Artikel werden Verfahren beschrieben wie Feldprogrammierbare Schaltungen (FPGA) toleranter gegen Fehler dieser Art gemacht werden können, so dass sie auch innerhalb von Detektoren zur Auslese von Daten oder als Detektor-Kontroll-System Verwendung finden können.