SEI-Tagung-2022 Studiengruppe..Elektronische..Instrumentierung

21 Mar 2022, 00:00 → 23 Mar 2022, 23:59 Europe/Berlin

Peter Goettlicher (DESY)

	SEI-Tagung 2022		Version: 11-Februar 2022
	Jährliche Tagung der Studiengruppe
	ELEKTRONISCHE
	INSTRUMENTIERUNG
	der Helmholtz-Zentren
	21.-23.März 2022 am DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron  in Hamburg

Die Tagung ist im ONLINE-Modus geplant - Eventuell k%ouml;nnen kurzfristig einzelne anreisen.
- Es wird eine Technik zur Teilnahme per Video-Zuschaltung ermöglicht (ZOOM).
Vortragen, Zuhören und Diskutieren wird in beiden Modi möglich sein.

 

Inhalt, Organisator und Ziel der Tagung sind:

Elektronik,     Datennahme   und   Prozesssteuerung
Tagung der Helmholtz-Zentren,         offen für andere
Vernetzen, Präsentieren, Diskutieren, voneinander Lernen

WWW-Seite der Tagung: https://indico.desy.de/indico/e/SEI_2022

Hierüber ist die Anmeldung zur Teilnahme, zum Vortragen und Ausstellen möglich.

Anmeldung:

Bitte auch anmelden, wenn man nur ONLINE teilnehmen will.
Anmeldung als Teilnehmer	bitte bis 12.März 2022
Anmeldung Vortrag/Ausstellung	bitte bis 12.März 2022

 

Jährliches Treffen:
Einmal jährlich treffen sich
Entwickler für Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung
an den Helmholtz-Zentren und an anderen Institutionen mit Nähe zur Forschung.
Das Ziel ist der Austausch über ihre Aktivitäten durch Vorträge, Präsentationen und Diskussion.
Das Wissen über die Aktitivitäten der anderen und persönliche Kontakte fördern die Zusammenarbeit.
Siehe auch die Homepage der SEI.

Die Zielgruppe
sind Wissenschaftler/innen, Ingenieur/e/innen und Techniker/innen.
Es sind einmalig Teilnehmende ebenso willkommen wie regelmäßig Teilnehmende.

Thematik:
Es soll ein breites Spektrum zu Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung abgedeckt werden
Themen können sein:
- Konzeptentwicklungen und Algorithmen
- Schaltungsumsetzungen,
- ASIC - Entwicklungen;
- Programmierbare Logic
- Hard- und Softwarewerkzeuge,
- Programmierungen und
- Techniken der Praxis.

Vorträge und Ausstellung
An allen Tagen werden Vorträge der Teilnehmer stattfinden und am Dienstagvormittag ist Zeit und Raum für Kontakt zu Firmen bei einer mehrstündigen Ausstellung forschungsrelevanter Produkte.

Die SEI-Tagung 2022 ist im ONLINE-Modus geplant.
Falls kurzfristig doch eine Anreise möglich sein sollte, ist die Adresse:
Bitte beachten, dass sich auch die Corona-Regeln des veranstaltenden Zentrums ändern können. Dessen Regeln müssen befolgt werden.

 

DESY
vom 21.-23. März 2022
Notkestraße 85
22607 Hamburg
Beginn ca. 13:00 und Ende ca. 14:00

Der Link für die ONLINE Teilnahme wird den Angemeldeten später noch genannt.

 

 

Arbeitstreffen
Im Anschluss wird noch ein Arbeitstreffen geplant. Als Thema wurde gewählt:
         Künstliche Intelligenz - Edge-KI(hardwarenah)
Dieses wird bis Mittwoch 17:00 dauern.
Es wird organisiert von Peter Kaever (HZDR) und Mandy Dathe (HZDR) ,

Die Teilnehmer/innen sollen kleine, kurze Problem- oder Lösungsansätze vorstellen.
Es soll viel Raum zu Gespäch bleiben. - Details werden noch beschrieben.
Das Arbeitstreffen lebt von den Beiträgen und der Offenheit der Teilnehmer. Damit hier offen diskutiert werden kann, und nicht alles perfekt ausgereift präsentiert werden muss, werden die Vorträge nicht veröffentlicht, sondern nur als zusammenfassender Bericht den Proceedings der SEI-Tagung angehägt.
Es wäre aber auch schön zu dieser Thematik schon während der SEI-Tagung ausführlichere Vorträge zu hören, da vielleicht Mitarbeiter/innen, die an diesen Themen arbeiten, speziell diesmal anreisen.

Weitere Informationen
Hier finden Sie Informationen des Gastgebers:
            WWW-Seiten des DESY
Hier ist ein Link zur Homepage der SEI-Studiengruppe
Wenn Sie mehr zum Inhalt der Tagungsserie wissen wollen, empfehle ich einen Blick in die Proceedings der letzten Tagungen. Hier finden Sie die ONLINE-Version: https://sei.desy.de/sites2009/site_sei/content/e108213/e301743/SEI_2019_Color.pdf

Kontakt:
Inhaltliche und lokale Organisation: Dr. Peter Göttlicher

DESY Deutsches Elektronen-Synchrotron
Notkestraße 85
22607 Hamburg
Tel: 040/89983226

     E-Mail: peter.goettlicher@desy.de , bitte mit dem Stichwort SEI im Betreff
 

book_of_abstracts.pdf

ZOOM_Breakout_Raeume.pdf

Monday 21 March

13:45 → 14:00 Eröffnung

13:45 Eröffnung

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Speaker: Peter Goettlicher (FE (FEB Analog Electronik))

10_Eroeffnung.pptx

14:00 → 15:30 DESY - Vorstellung - I

14:00 Virtuelle Führung

Speakers: Jakob Beyer (FTX (FTX Fachgruppe SLB)), Stefan May

15:30 → 16:00 Kaffee - Tee - Zoom-parallel

16:00 → 18:00 Sensorik

16:00 A Handheld Pulser with Realistic Detector Pulse Shape

Speaker: Michael Wiebusch (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung)

slides.pdf

16:30 Field receiver on the -200dBc level

In this contribution we present our investigations of carrier suppression interferometer technique for an application as an RF field reciever for Low-Level RF control systems. We will show limitations on key components, calibration methods and first results from laboratory measurments.

Speaker: Matthias Hoffmann (MSK (Strahlkontrollen))

17:00 Parasitäre Effekte bei Strommessungen mit Shunt-Widerständen -- Drei konkrete Beispiele und Vorschläge zur Kompensation

Speaker: Thomas Wiesner (​Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf (HZDR))

17:30 FAMEIO: Femto Ampere Measurement Unit for Ethernet-IO

Zur Messung von Ionenströmen über mehrere Dekaden verwendet man im HZDR an der SuperSIMS-Anlage bisher Geräte aus den DDR-80ern: "MV40".
FAMEIO soll diese Geräte ersetzen, unter Beibehaltung der Quasi-Analoganzeige und des Formfaktors, jedoch mit zusätzlicher Ausstattung, wie Datenspeicherung, Fernsteuerung, LAN.
Gleichzeitig ist der Messbereich nach unten zu erweitern und die obere Grenzfrequenz zu erhöhen.
Der Vortrag stellt u.a. Teillösungen und einige Problemstellen vor, die sich im Laufe der Entwicklung ergaben.

Speaker: Timo Kirschke (HZDR)

Tuesday 22 March

09:00 → 09:30 ASIC

09:00 A Simulation Framework to Optimize Signal Processing for Particle Detectors

Particle Detectors evolve to ever higher performance, both in terms of sensitivity and channel density. This increases the amount of data to be handled. As transmitting this raw data is often not a viable option, data reduction has to be employed. To achieve this, the individual channel signals are converted, and the data is processed close to the sensor, extracting observable parameters of the signal. Recent developments often rely on low-level, analog blocks and simple digitizers as signal converters, which are tailored to the specific sensor used in the detector. This limits reusability, making a repeated design effort necessary. The design of generic readout electronics based on digital data processing could overcome this issue. In a pursuit to build such a generic detector readout, part of the necessary work is the design of a single channel signal conversion and data handling, both to be used for a wide range of detectors with different sensors. For this, MatLab and Simulink are used to study and evaluate signal and data processing chains. This includes shaping, different digitization approaches (e.g. TDC, ADC) and data processing algorithms. This contribution will describe the models used as input signals for simulations, the architecture of the simulation software, and introduce first algorithm implementations.

Speaker: Florian Rössing (ZEA-2, Forschungzentrum Jülich)

202200322_SEI_RoessingFlorian.pdf

09:30 → 10:15 DESY - Vorstellung - II

09:30 Plasmabeschleunigung am DESY

Speaker: Andreas Maier (MLS (Laser fuer Plasmabeschleunigung))

10:15 → 10:45 Kaffee - Tee - Zoom-Privat II

10:45 → 11:45 Datenanalyse: Datenanalyse 1

10:45 GPU unterstützte Datenauswertung

Speaker: Gerald Wedel (HZDR FWFE)

11:15 Reconstruction of Small-Angle X-ray Scattering data using Invertible Neural Networks

The understanding of laser-solid interactions is important to the development of future laser-driven particle and photon sources, e.g., for tumor therapy, astrophysics or fusion. Currently, these interactions can only be modeled by simulations which need verification in the real world. Consequently, in 2016, a pump-probe experiment was conducted by Thomas Kluge to examine the laser-plasma interaction that occurs when an ultrahigh-intensity laser hits a solid density target. To handle the nanometer spatial and femtosecond temporal resolution of the laser-plasma interactions, Small-Angle X-Ray Scattering (SAXS) was used as a diagnostic to reconstruct the laser-driven target. However, the reconstruction of the target from the SAXS diffraction pattern is an inverse problem which are often ambiguous, due to the phase problem, and has no closed-form solution. We aim to simplify the process of reconstructing the target from SAXS images by employing Neural Networks, due to their speed and generalization capabilities. To be more specific, we use a conditional Invertible Neural Network (cINN), a type of Normalizing Flows, to resolve the ambiguities of the target with a probability density distribution. The target in this case is modelled by a simple grating function with three parameters. We chose this analytically well-defined and relatively simple target as a trial run for Neural Networks in this field to pave the way for more sophisticated targets and methods. Unfortunately, we don’t have enough and reliable experimental data that could be used as training. So, in consequence, the network is trained only on simulated diffraction patterns and their respective ground truth parameters. The cINN is able to accurately reconstruct simulated- as well as preshot data. The performance on main-shot data remains unclear due to the fact that the simulation might not be able to explain the governing processes.

Speaker: Erik Thiessenhusen (HZDR)

SEI_SAXS_ML.odp

13:30 → 15:00 MSR -- Messen, Steuern, Regeln und Slow-Control

13:30 Datenaufnahmekonzept mit detektornahen (“abgesetzten”) ADCs

Im Vortrag wird ein Datenaufnahmekonzept vorgestellt, bei dem die ADCs möglichst nahe an die Signalquelle heranrücken. Die digitalisierten Daten werden serialisiert und als Rohdaten über hochratige kommerzielle LWL an eine digitale Nachverarbeitungsplattform weitergereicht.
Gerade bei Detektoren in hohem Magnetfeld und/oder auf einem Hochspannungspotential ergeben sich hierbei Vorteile.
Der Anstoß zu dieser Entwicklung ergab sich durch Anforderungen des KATRIN-Neutrinomassenexperimentes nach einer optimierten Datenaufnahme, gerade auch im Hinblick auf die Suche nach sterilen Neutrinos mit KATRIN (TRISTAN).

Speaker: Sascha Wüstling (KIT-IPE)

vortrag_011.pdf

14:00 Cybersicherheit für MSR-Anwendungen

Lokal oder global vernetzte MSR-Anwendungen lassen sich funktional dem Internet der Dinge (IoT) zuordnen. Sie sind daher einerseits inzwischen auch den gleichen Risiken möglicher Cyberangriffe ausgesetzt, wie Millionen andere IoT-Applikationen. Anderseits kann man sich hinsichtlich der Absicherung (Cybersicherheit) solcher Anwendungen aber auch an Standards und Normen wie z. B. ETSI EN 303 645 und IEC 62443 orientieren.

Der Beitrag zeigt an Hand von zwei Beispielen auf, was bei der Authentifizierung von Zugriffen und den unbedingt erforderlichen Software-Updates zu beachten ist.

Speaker: Klaus-Dieter Walter

14:30 Einsatz von EPICS für ein 1 MeV AMS

• IOC für NEC AccelNET System
• IOC für Strommessung mit JSON
• IOC für Piezo Motor Controller für bis zu 36 Motoren

Speaker: Yannick Boothby

SEI_EPICS_Yannick_Boothby.pdf

15:00 → 15:30 Kaffee - Tee - Zoom-Privat III

15:30 → 17:00 FPGA

15:30 A fast inference platform on FPGA for the control of particle accelerators

The required flexibility of modern particle accelerators to provide novel and exceptional beams, an increased number of operation modes, and better performance in simultaneously more compact accelerators demand advanced control methods.
In this context, machine learning algorithms are expected to find autonomously the best operating conditions. If the system under study exhibits fast dynamics, low latency inference is needed in order to perform actions in a comparable time frame.  
In this talk, the preliminary development of this kind of fast inference platform based on the novel Xilinx Versal architecture will be presented. The final goal will be the integration of this system with present fast beam diagnostic instrumentation like KAPTURE and KALYPSO, developed and built at KIT, in order to use Reinforcement Learning algorithms to control microbunching instabilities at the KARA accelerator.
Finally, the KINGFISHER platform will be briefly discussed. Taking advantage of current high-level synthesis tools, the ultimate goal is to allow the programming of the full system, including the FPGA. Using only high-level programming languages like C++ and Python, might pave the way to make this platform accessible to non-FPGA experts.

Speaker: Luca Scomparin (KIT IPE)

16:00 Entwicklungsinfrastruktur für MPSoc und RFSoC Plattformen

Speaker: Timo Muscheid

16:30 External FPGA interface for high throughput multi-channel event timers

The speed of modern Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) requires very fast host interfaces and/or real-time data processing. We present a new instrument design with scalability for many channels, an extremely short dead-time, 5 ps resolution and a high speed interface to one or more external FPGAs, where custom algorithms for real-time data processing can be implemented. The interface can carry a total rate of up to 1.8 Gtags/s from up to 64 synchronized input channels. It is based on open standards and can be connected to a variety of FPGAs.

Speaker: Maximilian Diedrich (PicoQuant GmbH)

EFI_presentation.pdf

Wednesday 23 March

08:30 → 10:30 Detektoren und Systeme

08:30 MODEL-BASED CORRECTION METHOD FOR TEMPERATURE-DEPENDENT MEASUREMENT ERRORS IN EMI SYSTEMS

Electromagnetic induction (EMI) is a non-invasive and fast geophysical measurement technique that provides information about the uppermost meters of the subsurface with a spatial resolution in the sub-meter range. Frequency domain EMI systems measure the apparent electrical conductivity (ECa) of the soil by inducing a time-varying primary electromagnetic field into the ground using a sender. Since the subsurface is electrically conductive, the primary field produces eddy currents that lead to the generation of secondary electromagnetic fields. The superposition of the secondary and the primary electromagnetic field is measured at a receiver, and the imaginary part of this superposed magnetic field is related to the ECa of the subsurface.
Data measured using EMI systems are known to be susceptible to measurement influences associated with time-varying external ambient factors. Temperature variation is one of the most prominent factors causing drift in EMI data, leading to poor predictive performance and non-reproducibility of results. Typical approaches to mitigate drift effects in EMI instruments are performing a temperature drift calibration where the instrument is heated up to specific temperatures in a controlled environment and the observed drifts are collected in a lookup table for a static ECa correction.
An enhanced correction method is presented that models the dynamic characteristics of drift and later uses it for correction. The model is tested with a custom-made EMI device equipped with ten temperature sensors that simultaneously measure the internal ambient temperature across the device. The device was used to perform outdoor calibration measurements over a period of 16 days within a wide range of temperatures. In order to reduce the influences of soil variation over time, the instrument measured ECa at a height of 0.7 m with an intercoil spacing of 1.2 m. In contrast to typical approaches involving static thermal ECa error correction based on a look-up table, this new approach models the dynamic thermal characteristics of the drift and actively uses it for correction.
The results are showing that modelling the dynamic thermal characteristics of the drift helps to improve accuracy by a factor of five compared to purely static characterization with a look-up table. In addition, the modelling parameters used for drift correction are very stable for all sixteen datasets. For instance, the average temperature-dependent ECa drift of about 2.45 mSm-1K-1 fluctuates only by 0.04 mSm-1K-1 between measurements for a temperature variation of about 30 °C. These results suggested that our enhanced correction method using the modelling of dynamic thermal characteristics of EMI systems is a relevant method and beneficial for usage to improve drift correction.

Speaker: Tazifor Martial Tchantcho Amin

09:00 CoRDIA detector development

Speaker: Alessandro Marras (FS-DS (Detektorsysteme))

09:30 Von "Unmöglich" zu "Licht an" - das "Light Shining Through The Wall"-Experiment am DESY

Speaker: David Reuther (ALPS (ALPS _ Any Light Particle Search))

10:00 Future Axion Search Experiments at DESY

Speaker: Uwe Schneekloth (ALPS (ALPS _ Any Light Particle Search))

10:30 → 11:00 Kaffee - Tee - Zoom-Privat IV

11:00 → 12:00 DAQ -- Data Acquisition

11:00 Recent DAQ Developments at DESY, FEA

The talk is an overview of new projects in the field of data acquisition systems (DAQ) that have been conducted in the FEA (Digital Electronics) Group at DESY in 2021 and early 2022. A new Zynq UltraScale+ SoC-based platform with 100Gb/s links has been a major project. Observations and issues discovered during the development and prototype testing will be discussed. The second project is a data acquisition system for a digital silicone photomultiplier (dSiPM) using Caribou, a DAQ framework for pixel detector prototyping that has been gaining popularity among the pixel detector community recently. An overview of the Caribou system and its advantages will be shown.

Speaker: Tomas Vanat (FE (FEA Digital Electronik))

SEI-22.pdf

11:30 New MicroTCA board developments at DESY

Speaker: Michael Fenner (MSK (Strahlkontrollen))

SEI2022_Latest_Hardware_Developments_in_MicroTCA4_public.pdf

12:00 → 12:20 Abschluss

12:00 Abschluss

Speaker: Peter Goettlicher (FE (FEB Analog Electronik))

Abschluss.pptx

14:00 → 17:00 Arbeitstreffen - Künstliche Intelligenz hardwarenahe Edge-KI

Conveners: Mandy Dathe (HZDR), Peter Goettlicher (FE (FEB Analog Electronik)), Peter Kaever (HZDR)

2022_SEI Workshop.pptx

Abstract_Workshop_SEI_2022_Embedded_AI_V0.pdf

14:00 Arbeitstreffen - Künstliche Intelligenz hardwarenahe Edge-KI -- Öffentliches Material

Speaker: Peter kaever (HZDR)

2022_SEI Workshop.pdf

summary_AI_SEI_2022.pdf