Μελέτη των Προβλημάτων Λειτουργίας των Μετατροπέων Συνεχούς Ρεύματος (DC-DC converters) του CMS Pixel Ανιχνευτή.

Abstract

Οι μετατροπείς συνεχούς ρεύματος FEAST (DC-DC converters) είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται στο CERN από τον ανιχνευτή CMS και πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον και από τους ATLAS και ALICE. Τον Οκτώβριο του 2017, για άγνωστους λόγους, άρχισαν να εμφανίζουν προβλήματα στη λειτουργία τους. Το γεγονός αυτό ενείχε μεγάλους κινδύνους για την εξέλιξη του CMS Run-2 (περίοδος λειτουργίας του CMS που θα ολοκληρωνόταν στο τέλος του 2018), κυρίως αναφορικά με πιθανές επιπτώσεις στη λειτουργία του pixel ανιχνευτή και στην ποιότητα των δεδομένων. Εάν δεν αντιμετωπιζόταν, θα προκαλούσε επίσης σημαντικά προβλήματα στις μελλοντικές αναβαθμίσεις των CMS, ATLAS και ALICE όπου ήταν προγραμματισμένο να χρησιμοποιηθούν οι DC-DC μετατροπείς. Για αυτούς τους λόγους μια μεγάλη προσπάθεια έλαβε χώρα, με σκοπό τον εντοπισμό και διόρθωση του προβλήματος, που περιελάμβανε διαφορετικούς ελέγχους και τεστ των συσκευών. Το "CASTOR Table" ήταν μια από τις διάφορες πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το σκοπό. Σχεδιάστηκε λίγο μετά την εμφάνιση του προβλήματος και λειτούργησε από τον Μάρτιο μέχρι τον Δεκέμβρη του 2018, δοκιμάζοντας τις συσκευές σε συνθήκες παρόμοιες με αυτές του pixel ανιχνευτή. Για την παρακολούθηση της κατάστασης της πειραματικής διάταξης, αρχικά χρησιμοποιήθηκε ένα πρόγραμμα σε Python. Στη συνέχεια αυτό αντικαταστάθηκε από μία διαδικτυακή διεπαφή στο Pixel Online Monitoring (POM), ένα monitoring framework του CMS pixel ανιχνευτή. Αυτό επέτρεψε την συνεχή παρακολούθηση των DC-DC μετατροπέων της πειραματικής διάταξης και συντέλεσε στην κατανόηση του μηχανισμού της βλάβης, αφού περιβαλλοντικοί και λειτουργικοί παράγοντες μπόρεσαν να συσχετιστούν με την εμφάνιση του προβλήματος. Πριν το τέλος του Run-2 (Δεκέμβρης 2018) το πρόβλημα των DC-DC μετατροπέων είχε κατανοηθεί πλήρως και λύσεις βρέθηκαν τόσο για τις υπάρχουσες συσκευές όσο και για αυτές που θα κατασκευάζονταν στο μέλλον. Η βλάβη εν τέλει δεν επηρέασε καθόλου το Run-2, εφόσον με κατάλληλες προσαρμογές του χειρισμού του ανιχνευτή, οι DC-DC converters μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν χωρίς να υπάρχει κίνδυνος επανεμφάνισης της βλάβης, εξασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία του πειράματος.