LHAASO合作组会议，2017，威海 LHAASO触发设置与物理目标的衔接 马欣华 2017年9月21日.

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1 LHAASO合作组会议，2017，威海 LHAASO触发设置与物理目标的衔接 马欣华 2017年9月21日

2 LHAASO物理目标(TDR) 探索高能宇宙线起源：高能伽马源能谱+宇宙线能谱 全天区伽马源扫描
新物理：探寻暗物质、量子引力或洛仑兹不变性破坏等

3 Physics motivation Gamma ray related Cosmic ray related
Gamma ray source survey/monitoring Gamma ray spectrum GRB Supernova neutrino Electron spectrum Indirect dark matter search Lorentz invariance violation Cosmic ray related Cosmic ray spectrum Anisotropy Moon shadow → p-/p Sun shadow →solar activity GLE, FD → solar activity Atmospheric Physics Geophysics

4 子阵列—探测对象 KM2A gamma事例 宇宙线事例 WCDA WFCTA PRISMA PRISMA

5 KM2A, WCDA, PRISMA：各通道完全分离的、“无硬件全局触发” 的前端数字化方案，电子学系统不配备公共的硬件触发系统，而 是通过每块电子学的独立阈值筛选PMT信号，前端电子学（FEE） 利用White Rabbit 网络进行时钟同步，对单元探测器所有过阈信 号的时间信息和电荷信息进行打包，直接发送给数据获取系统 WFCTA：硬件触发L1

6 WCDA触发条件 a PMT is fired (i.e., L0 trigger from the front-end electronics), and it outputs a steady signal with a normalized amplitude lasting for 250 ns all the PMT signals in every trigger cluster are counted and summed in the falling edge of a pipeline clock of 25 ns. In any trigger cluster Nm >=11, (L1 trigger), all the hits in a time window of 2,000 ns around the trigger time are stored into the event Remove noise, pre-reconstruction method with fast searching algorithm, L2 WCDA++ 不参与触发

7 WCDA-低多重数 将GRB警报作为事例“触发”，进行follow-up 观测；根据信号芯 位选择一定的探测器范围，降低总体事例率；根据GRB方向，通 过时间变换，缩短触发时间窗口

8 KM2A-ED触发条件 单个PMT过阈，L0 当整个阵列中有不少于20个在一定的时间窗口内(10μs)存在击中 的情况时，认为满足触发条件，将该所有着火点记录下来，形成 一个事例，L1 时间窗口、空间窗口，remove noise, L2 MD不参与触发

9 WFCTA触发条件 切伦科夫光事例信号特征： 切伦科夫光信号持续时间 约4 ns – 50 ns，经光电转 换器件和读出电子学后， 底宽约是160ns。在整个 望远镜视场（14°×16°） 内，不同通道之间的时间 差不超过300 ns。L0 事例触发：满足圆形或者 线形pattern则产生事例触 发(BDB)。L1 Remove noise, L2

10 PRISMA触发条件 单粒子模式 触发模式 L0:单个PMT过阈
L1： a coincidence of any 2 out of 16 detectors in one cluster in a time gate of 1 μs starts FADCs. L2： M1, if at least 2 detectors generating the first level trigger measured a signal corresponding to 10 mips or more; M2, if the delivered total charge corresponds to more than 125 mips; M3, if the total number of recorded neutrons is higher than or equal to 3. 单粒子模式

11 - WCDA KM2A WFCTA PRISMA 物理事例率(kHz) 63 1.5
<0.5X10-3 (100TeV, H+He 3X10^5/year) <1X10-3 本底事例率(kHz) 35 ignored 总事例率(kHz) 98 <0.5X10-3 总的净数据率(GB/s) 2.4 0.54 0.24(只在夜间有数据) - 触发后数据量（MB/s） 430 (L1) 50 (L2) 10 (L1) 15 (L1) <1 (L1)

12 着火hit信息分片、融合、排序、触发示意图
选题背景和意义 2019/7/4 着火hit信息分片、融合、排序、触发示意图 2019/7/4 哈哈哈

13 数据获取软件数据流 时间片数据包 (L0) WCDA读出模块 事例(L1) 组装模块 在线计算、触发(L1) KM2A读出模块 存储 WFCTA读出模块 事例同步管理 主要任务是读出这些原始数据片并将其组装成数据段，然后通过 网络发送到在线计算机系统，完成软件触发和事例在线处理等任 务，最终将这些有效事例记录到永久介质上

14 数据获取系统硬件结构

15 kL2: Remove noise(Tw,Sw)
触发系统框图 L1 L2 Event types L0 mwL1: external mWEvent WCDA FEE wL1: Trigger cluster N≥11 wL2: Remove noise(PRM) WEvent KM2A-ED FEE kL1: Whole array N≥20 kL2: Remove noise(Tw,Sw) KEvent 离线数据处理平台 (北京大型数据中心) WFCTA FEE tL1: cluster pattern tL2: Remove noise TEvent PRISMA FEE pL1: cluster N ≥2 pL2: Remove noise (Mi) PEvent spL1: single part. sPEvent 前端电子学系统(阵列) 数据获取系统(在站小型数据中心) 在线数据处理平台(在站小型数据中心)

16 各 子 阵 列 各 自 触 发 各 取 所 需

17 观测能区 E WCDA-LM WCDA-trigger WCDA++ KM2A WFCTA PRISMA-S PRISMA 10GeV
nuclei gamma 10GeV 100GeV 1TeV 10TeV 100TeV 1PeV 10PeV 100PeV 4TeV 500TeV E WCDA-LM WCDA-trigger WCDA++ μ e,μ γ-family KM2A e,μ WFCTA p1 p2 e,n p3 e,μ Č PRISMA-S PRISMA

18 触发表 × trigger ○ read WCDA -LM -trigger ++ KM2A -ED -MD WFCTA PRISMA -s
mwL1 × wL2 ○ kL2 tL2 pL2 spL1

19 事例表 trigger read WCDA -LM -trigger ++ KM2A -ED -MD WFCTA PRISMA -S
mWEvent count rate WEvent iPMT, iADC (A,d8), iTime, Ttrig iPMT, iADC (A,d6), iTime iPMT, iADC (A,d7), iTime, KEvent iPMT, iADC (A,d8), iTime, iPMT, iADC (A,d6), iTime, Ttrig TEvent iPMT,iADC (d,AA,AB), iTime iPMT, iADC (A,d8), iShape, iBase, Ttrig iPMT, iADC (d5,d8),iNn, iShape PEvent iPMT, iADC (A,d8), iShape, iBase iPMT, iADC (d5,d8),iNn, iShape, Ttrig sPEvent e count rate n count rate

20 Physics motivation Event types Gamma ray related Cosmic ray related
mWEvent Gamma ray related Gamma ray source survey/monitoring Gamma ray spectrum GRB Supernova neutrino Electron spectrum Indirect dark matter search Lorentz invariance violation Cosmic ray related Cosmic ray spectrum Anisotropy Moon shadow → p-/p Sun shadow →solar activity GLE, FD → solar activity Atmospheric Physics Geophysics WEvent KEvent Event types Physics motivation TEvent PEvent sPEvent

21 触发工作的目标：把大家连起来 LHAASO 触发 子阵列 DAQ 物理

22 触发工作的内容 模拟得到触发效率等重要参数，找出触发的优化方案； 一些辅助触发(如WFCTA激光标定等)需要加进去；
编写在线触发程序，落实到数据文件； 寻找新的物理目标，研究其需要的触发条件。

23 人员 Trigger的工作人员： 都是兼职，人手缺乏，主意缺乏。
WCDA LM mode: 吴含荣 WCDA trigger mode: 王晓洁 WCDA++: 刘成 KM2A: 武莎 WFCTA: 马玲玲 PRISMA: 马欣华 DAQ: 顾旻皓 物理: 郭义庆 都是兼职，人手缺乏，主意缺乏。 2018年底1/4LHAASO开始运行之前完成触发设计工作， 时间很紧，因此参加人员必须制定时间表，忙不过来 就加人，保时保量完成。

24 征集 物理目标以及所需的触发要求 愿意合作研究触发工作的单位、人员 做物理的人应该了解探测器， 做探测器的人应该明确物理。 谢谢！