O sistema de leitura em fluxo ePIC-dRICH

A investigação da estrutura do nucleon é um dos principais objetivos do experimento ePIC no futuro Colisor Eletrão-Ião. Considerando processos inclusivos e exclusivos, o ePIC terá acesso a intervalos sem precedentes em Q² e x de Bjorken. O detector de dupla radiação RICH (dRICH) é um componente chave do sistema de Identificação de Partículas (PID) do ePIC e é essencial para a reconstrução de hádrons produzidos em eventos de dispersão de alto Q². Abrangendo a faixa de pseudorapidez 1.5 < η < 3.5, o dRICH garante a separação /K/p de 3 a 50 GeV/c graças a dois radiadores de Cherenkov. Mais de 300 mil SiPMs de 3x3 mm² são utilizados como fotosensores, cada um representando um canal de leitura. Dada uma dose de radiação esperada de 6.10^10 1-MeV neq/cm², o dano por radiação nos SiPMs leva a um aumento na taxa de contagem escura (DCR), que constitui a principal limitação à resolução de fóton único. Estratégias de mitigação baseadas em operação a baixa temperatura e recozimento in-situ permitem que a DCR seja mantida abaixo de 300 kHz após 200 fb^-1 de luminosidade integrada. A maior taxa de transferência de dados no ePIC de 7 Tbit/s é esperada do sistema de leitura do dRICH, principalmente devido à contribuição da DCR. Para enfrentar esse desafio, técnicas eficientes de redução de dados foram desenvolvidas junto com uma arquitetura de leitura em fluxo segmentada em 1248 Unidades de Detecção de Fótons (PDUs). Cada PDU integra quatro matrizes de 64 SiPMs cada, junto com eletrônicos de front-end baseados em 4 ASICs ALCOR e uma placa de Leitura (RDO) baseada em FPGA. Os ASICs ALCOR geram dados de timestamps precisos, que são agregados pela placa RDO e transmitidos para o sistema DAQ ePIC via um link óptico de 10 Gb/s. A arquitetura de leitura por empurrão de dados do detector dRICH será apresentada, focando principalmente nas placas de front-end e de leitura. Uma taxa de transferência de dados de 1.4 Tb/s é alcançável utilizando diferentes métodos de redução de dados que serão mostrados, destacando o papel principal do design da arquitetura DAQ. Finalmente, os resultados da leitura do protótipo PDU serão discutidos, em termos de taxa de transferência de dados, juntamente com estudos futuros explorando a largura de banda total disponível do link óptico selecionado.