Commissioning of the LHCb MUON control system electronics, and feasibility studies for a novel approach to muon track reconstruction via FPGA-based RETINA algorithm

Motivated by the necessity to accommodate increased LHC luminosity, the LHCb detector underwent a major upgrade, particularly transitioning to a full-software trigger system, which required the redesign of the readout electronics. This thesis presents the commissioning process for the recently upgraded Muon detector electronics, in particular the new Service Board System electronics controlling Front-End Boards performing the readout of the Multi-Wired Proportional Chambers. In anticipation of future upgrades and a potential further increase in luminosity, the study explores the feasibility of muon track reconstruction using the FPGA-based Artificial Retina algorithm. The system based on this approach is designed to process events at the full LHC collision rate of 40 MHz producing intermediate data structures (track segments, calo clusters, muon stubs), which can facilitate a further data processing.

Motivato dalla necessità di adattarsi all'aumento di luminosità dell'LHC, il rivelatore LHCb ha subito un importante aggiornamento, passando in particolare a un sistema di trigger completamente basato su software, il che ha richiesto la riprogettazione dell'elettronica di lettura. Questa tesi presenta il processo di messa in servizio dell'elettronica del rivelatore di muoni recentemente aggiornata, in particolare della nuova elettronica del sistema Service Board, che controlla le Front-End Board responsabili della lettura delle Multi-Wire Proportional Chambers. In vista di futuri aggiornamenti e di un potenziale ulteriore aumento della luminosità, lo studio esplora la fattibilità della ricostruzione delle tracce dei muoni utilizzando l'algoritmo Artificial Retina basato su FPGA. Il sistema basato su questo approccio è progettato per elaborare eventi al rate di collisioni dell'LHC di 40 MHz, producendo strutture dati intermedie (segmenti di traccia, cluster calorimetrici, stub di muoni), che possono facilitare un'ulteriore elaborazione dei dati.