A modular and flexible data acquisition system for a cosmic rays detector network

Abstract

In this paper, we describe a modular data acquisition system developed as the foundation of a cosmic ray detector network. Each detector setup (henceforth referred as a station) is composed of an independent hardware device that can be controlled and read-out through the Internet. This device is designed to acquire and process the signal of up to eight different detector planes. Each of these detector planes uses plastic scintillator slabs that are optically coupled to silicon photomultipliers (SiPM). Within a single station, different geometries and plane orientations are possible using the same baseline design. The main readout is based on a programmable system-on-a-chip (PSoC), a flexible and re-configurable commodity hardware that is used to implement the trigger and timing logic. A Time to Digital Converter (TDC) is used to determine the precise timing of the event relative to a GPS timing signal and to estimate the signal amplitude through the Time-over-Threshold (ToT) method. An auxiliary set of sensors provide environmental information and station detector planes orientation that, together with other operation data, are periodically sent to a server using the MQTT protocol. Data is cached using an in-memory database for online monitoring and further persisted into a SQL database for offline analysis. The server framework is based in software application containers allowing easy replication of the server infrastructure.

Elaboração e avaliação de uma sequência de ensino-aprendizagem sobre raios cósmicos: proposições e reflexões

“…Assim como os demais projetos, o CELESTE também aprimora sua estrutura tecnológica. A versão mais recente foi publicada por SAITO et al (2022). A estrutura tecnológica é montada ao redor das estações de detecção.…”

“…A estrutura tecnológica é montada ao redor das estações de detecção. Cada estação é composta por até quatro módulos frontend, que consiste de cintiladores (isto é, as placas com um tipo de plástico que emitem luz ao interagir com os múons), SiPMs (fotomultiplicadoras de silício, que transforma a luz em sinal elétrico) e um circuito eletrônico bem como módulos backend, formado por um trigger (que acusa uma detecção), um temporizador, um sistema de aquisição de dados (que inclui o GPS, temperatura e pressão atmosférica), a construção de um evento (que relaciona todas essas informações) bem como a comunicação desse evento em uma rede, armazenando-o em uma nuvem (SAITO et al, 2022).…”

“…Ao nosso ver, esse dado tem pouco potencial de desencadear alguma publicação científica inesperada. Detalhando um pouco mais sobre a detecção, as três dimensões da placa cintiladora variam entre 15 cm x 15 cm x 1 cm até 40 cm x 40 cm x 1 cm (SAITO et al, 2022). Cada frontend possui duas placas cintiladoras.…”

“…Além disso, cada uma delas é 'embrulhada' por um papel alumínio, afim de evitar que haja luz externa ou que a luz de uma placa interfira na outra. Detalhes técnicos podem ser consultados em Saito et al (2022).…”