Die Erforschung der kohärenten Synchrotronstrahlung (CSR) ist ein Schwerpunkt des Helmholtz-Programms "Materie und Technologien" am KIT. Um die CSR Emission präzise beobachten zu können, werden THz-Detektorsysteme benötigt, die das Photonensignal in elektrische Impulse mit einer Zeitauflösung im Pikosekundenbereich umwandeln. Die kontinuierliche Messung der Elektronenpakte der CSR hat sich als unverzichtbares Werkzeug für die Speicherringdiagnostik und die Entwicklung neuer Teilchenbeschleiniger erwiesen. Am IPE wurden wurden hierzu zwei Systeme entwickelt. KALYPSO ist eine Hochgeschwindigkeitszeilenkamera für elektro-optische Analysen, KAPTURE ein Abtastsystem mit Picosekundenauflösung.

Technologie

Leistungsfähige Instrumente zur Elektronenstrahldiagnose sind komplex und benötigen Hightech Komponenten: Sensoren, Front-end-ASIC, HF-Elektronik für THz-Signale, Ausbau- und Verbindungtechnik für die Integration der elektronischen Bauteile und eine heterogene Datenerfassung für kontinuierlichen Datendurchsatz von mehreren Gigabyte pro Sekunde. Diese Bausteine sind im Folgenden kurz vorgestellt.

Sensoren

Für die optimale Anpassung der Strahldiagnostik mit KALYPSO an die Experiment-spezifischen Anforderungen ist ist es notwendig die Spektralempfindlichkeit, die räumliche Auflösung und das Sichtfeld des Sensors entsprechend zu wählen. Hierzu wurde ein modulares System von Silizium-Liniensensoren mit 512 bis zu 2048 Pixeln und Pixelgrößen zwischen 25 und 45 µm entworfen und produziert. Die Photonendurchlässigkeit in den Halbleiter wurde durch einen Anti-Reflexionsbeschichtungs- (ARC) Back-End-Prozess optimiert. Diese Schicht wurde für einen breiten Spektralbereich von 320 nm bis 1050 nm optimiert. Abbildung 1 zeigt die Sensoren, die in zahlreichen Synchrotrons im In- und Ausland im Einsatz sind.

Abbildung 1: Fine-Pitch-Silizium-Liniensensor, optimiert für die Erfassung des Nah-IR-Spektrums.

 

In der neuen Version des KALYPSO-Systems gibt es die Möglichkeit, den Spektralempfindlichkeitsbereich bis zu 5 µm durch PbS- und PbSe-Linienarrays zu erweitern. Parallel dazu haben wir ein neuartigen ultraschnellen Line-Array entwickelt, das auf der Trench-Isolated Low-Gain Avalanche Detector (TI-LGAD)-Technologie basiert. Dieser Sensor wurde so konzipiert, dass er kontinuierlich mehrere Hundertmillionen Bildern pro Sekunde mit intrinsischer Signalverstärkung aufnehmen kann. Der schematische Aufbau des TI-LGAD Sensors ist in Abbildung 2 dargestellt. Die neue Sensortechnologie ist ideal für die transversale Komponente in der Strahldiagnostik geeignet, wo Integrationszeiten von ca. 3 ns benötigt werden. Hiermit kann die Analyse auch auf einen Multi-Bunch-Betriebsmodus ausgeweitet werden.

Abbildung 2: Schematischer Aufbau des LGAD-Sensors, bei einer Pixelbreite von 50 µm ist die Isolationsschicht weniger als 1 µm breit.

 

Front-End-Auslese-ASICs

Zur Auslese der Sensorsignale optimierte analoge Signalverarbeitungsstufen benötigt, sogenannte ASICs. Das Blockdiagramm der ASICs ist in Abbildung 3 dargestellt, er verfügt über 128 parallele Auslesekanäle und in jedem Kanal: 1) einen volldifferentiellen ladungsempfindlichen Folded-Cascode-Verstärker mit drei programmierbaren Verstärkungen, 2) eine differentielle korrelierte Doppelabtastung (correlated-double-sampling), um das Rausch zu reduzieren, 3) eine Abtast- und Halteglied, gefolgt von einem analogen Speicher. Anschließend werden 8 Kanäle zusammengefasst, gemultiplext und durch integrierte schnelle Mehrkanal-ADCs digitalisiert. Es wurden drei ASICs in UMC- 110 nm CMOS-Technologie entwickelt, Gotthard Version 1.6, Gotthard-HR (Proto) und die endgültige Version der Gotthard-HR-Vers. 2. Der Auslese-Chip ist mit verschiedenen Sensortechnologien (Si und InGaAs, InP) kompatibel und arbeitet über 10 MHz Framerate bei voller Detektorbelegung. Sensorbaukasten und Auslese-Chip machen KALYPSO zu einem idealen Detektorsystem für eine Vielzahl von Anwendungen. Das Messsystem zeichnet sich aus durch die ein sehr geringes Rauschen und die hohe Bildwiederholrate. Der endgültige Chip ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 3: Architektur des Front-End-ASICs.

 

Abbildung 4: Gotthard HighRate ASICs, hergestellt in UMC 110nm CMOS-Technologie.

 

Ultrabreitbandige analoge HF-Front-End-Elektronik für THz-Sensoren

Die KArlsruhe Pulse Taking and Ultrafast Readout Electronics (KAPTURE) ist ein breitbandiges (DC - 60 GHz) und Auslesesystem für THz-Detektor, das für die Abtastung von ultrakurzen Impulsen ausgelegt ist. Als Signalquelle kommen sowohl klassischen- als auch kryogenen THz-Sensoren in Frage. Das THz-Signal wird über breitbandige Verbindungen in einer Track-and-Hold-Einheit und einem 12-Bit-Analog-Digital-Wandler mit bis zu 2 GS/s digitalisiert. KAPTURE bietet bis zu 8 parallele Abtastkanäle mit programmierbaren Abtastzeitpunkten, die in jeweils 3 ps-Schritten eingestellt werden können. Dies ermöglicht eine hochaufgelöste Abtastung eines schnellen Pulses. Mit dieser nicht äquidistanten Abtastung wird eine theoretische Peakrate von bis zu 330 GSa/s erreicht. Die rauscharme Signalverarbeitung erlaubt es, den Zeitpunkt der Pulse mit Pikosekundenauflösung und die Pulsamplitude mit einer Auflösung im mV-Bereich zu messen. Alle Pulse werden in Echtzeit erfasst, rekonstruiert stehen zur weiteren Prozessierung, z.B. mit GPUs zur Verfügung. Das Erfassungssystem KAPTURE ist in Abbildung 5 dargestellt. Es realisiert einen speichereffizienten Ansatz, der optimiert ist, um sämtliche Elektronenpakete eines Speicherringes kontinuierlich vermessen zu können.

Abbildung 5: Front-End-Auslesekarte KAPTURE-2.

 

Aufbau- und Verbindungstechnik mit höchster Integrationsdichte

Das KALYPSO-Detektorsystem basiert auf der Multichip-Module (MCM)-Technologie. Die MCM-Technologie ist im Grunde genommen eine Erweiterung von hybriden Mikroschaltkreisen, die sich durch einen höhere Integrationdichte und eine verbesserte elektrische Leistung auszeichnen. Abbildung 6 zeigt die KALYPSO-Zeilenkamera mit 512 Pixeln, Pixelabstand von 25µm. Der Siliziumsensor wurde für eine spektrale Empfindlichkeit bei 800 nm optimiert. Der Zeilensensor ist mit vier Auslese-ASICs durch einen Wedge-to-Wedge-Drahtbonding-Prozess mit 25 µm Aluminiumdraht verbunden.

Abbildung 6: KALYPSO NIR-Modul mit 512 Pixeln, hergestellt für die longitudinale Strahldiagnose bei KARA.

 

Heterogene Datenerfassung und Datenverarbeitung

Sowohl KAPTURE als auch KALYPSO erzeugen große Datenmengen mit Datenraten von mehreren Gigabyte pro Sekunde. Um dieser so genannten "Big Data"-Herausforderung gerecht zu werden, wurde eine heterogene FPGA-GPU-basierte Prozessierungsinfrastruktur entwickelt. Um den Echtzeitanforderungen gerecht zu werden, werden die Daten direkt vom FPGA in den GPU-Speicher übertragen, wobei CPU und CPU-Speicher durch Ad-hoc-DMA (Direct Memory Access) umgangen werden. Um sowohl dem hohen Datendurchsatz als auch der schnellen Datenverarbeitung gerecht zu werden, wurde ein neuartiges Auslesesystem entwickelt, das auf der PCIe-Generation 4 basiert. Die Karte verwendet einen ZYNQ UltraScale+ von Xilinx, das einen 64-Bit-Quadcore-ARM-Prozessor mit bis zu 1,5 GHz und einen Dual-Core-ARM mit bis zu 600 MHz für das Echtzeitbetriebssystem (RTOS) enthält. Der ZYNQ ist zudem mit einem großen FPGA-Baustein ausgestattet. Die in Abbildung 7 dargestellte Auslesekarte ist mit zwei verschiedenen Systemspeichern ausgestattet: einem großen DDR4-SODIMM-Speicher, der an die Prozessorsysteme (PS) angeschlossen ist, und einem 4-Gb-DDR4-Speicher, der an die programmierbare Logik (PL) angeschlossen ist. Eine optische Vollduplex-FireFly-Datenverbindung, die im Vollduplex-Modus mit bis zu 330 Gb/s arbeitet, ist vorgesehen, um die von KAPTURE oder KALYPSO erzeugten Daten direkt an nachfolgenden Einheiten zu übertragen.

Abbildung 7: PCIe-Datenerfassungskarte, die für Strahldiagnose-Instrumente entwickelt wurde.

 

Das Auslesesystem ist eine ideale Plattform für die Realisierung von maschinellem Lernen auf FPGAs unter Verwendung der DPU-Technologie (Deep Learning Processor Unit). Die Kombination der Strahldiagnose-Systeme KAPTURE und KALYPSO mit einer Echtzeit-Datenverarbeitung und künstlicher Intelligenz wird eine neuartige Lösung für die Entwicklung autonomer Beschleuniger eröffnen. Darüberhinaus lassen sich die Messsysteme durch einen in das FPGA eingebetteten EPICS oder TANGO-Server direkt in Kontroll- und Monitoringsysteme integrieren.

Projekte

  • NeoDyn - Strahldiagnose und Technologien für zukünftige Beschleuniger

Für Studierende

Die Entwicklung von Instrumenten für die Strahldiagnose ist nur möglich, wenn man die Grenzen der Auflösung von Sensor, analoger und digitaler Datenverarbeitung und Aufbau- und Verbindungstechnik auslotet. In einem internationalen und interdisziplinären Team entwickeln wir mit unseren Partnern Lösung für ein besseres Verständnis der Effekte in Teilchenbeschleunigern. Das Themenfeld ist ideal, um die im Studium gewonnenen Kenntnisse in der Praxis umzusetzen. Wir bieten jederzeit Praktika, Bachelor- und Masterarbeiten sowie Promotionsthemen an.

Publikationen


Status and upgrade of the visible light diagnostics port for energy spread measurements at KARA
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2024. Journal of Physics: Conference Series, 2687 (7), Art.-Nr.: 072015. doi:10.1088/1742-6596/2687/7/072015
Breakthrough in real-time control with reinforcement learning on hardware at KARA
Santamaria Garcia, A.; Scomparin, L.; Müller, A. S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2023, Oktober 11. 9th Annual MT Meeting "Matter and Technologies" (2023), Karlsruhe, Deutschland, 9.–11. Oktober 2023
Systematic study of longitudinal excitations to influence the microbunching instability at KARA
Santamaria Garcia, A.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2023, September 26. 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
A low-latency feedback system for the control of horizontal betatron oscillations
Caselle, M.; Weber, M.; Kopmann, A.; Santamaria Garcia, A.; Bründermann, E.; u. a.
2023, September 26. (R. Assmann, P. McIntosh, A. Fabris, G. Bisoffi, I. Andrian & G. Vinicola, Hrsg.), 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
Status and upgrade of the visible light diagnostics port for energy spread measurements at KARA
Paternoster, G.; Caselle, M.; Centis Vignali, M.; Niehues, G.; Bründermann, E.; u. a.
2023, September 26. 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
Turn-by-turn measurements of the energy spread at negative momentum compaction factor at KARA
Paternoster, G.; Schreiber, P.; Boscardin, M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; u. a.
2023, September 26. (R. Assmann, P. McIntosh, A. Fabris, G. Bisoffi, I. Andrian & G. Vinicola, Hrsg.), 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
Enhancing the sensitivity of the electro-optical far-field experiment for measuring CSR at KARA
Grimm, L. L.; Caselle, M.; Niehues, G.; Widmann, C.; Bründermann, E.; u. a.
2023, September 26. 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
Status and upgrade of the visible light diagnostics port for energy spread measurements at KARA
Paternoster, G.; Caselle, M.; Centis Vignali, M.; Niehues, G.; Bründermann, E.; u. a.
2023. 14th International Particle Accelerator Conference, Venedig, 7th-12th May 2023, 4764–4767, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2023-THPL123
Turn-by-turn measurements of the energy spread at negative momentum compaction factor at KARA
Paternoster, G.; Schreiber, P.; Boscardin, M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; u. a.
2023. R. Assmann, P. McIntosh, A. Fabris, G. Bisoffi, I. Andrian & G. Vinicola (Hrsg.), 14th International Particle Accelerator Conference, Venedig, 7th-12th May 2023, 2677–2680, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2023-WEPA017
A low-latency feedback system for the control of horizontal betatron oscillations
Caselle, M.; Weber, M.; Kopmann, A.; Santamaria Garcia, A.; Bründermann, E.; u. a.
2023. R. Assmann, P. McIntosh, A. Fabris, G. Bisoffi, I. Andrian & G. Vinicola (Hrsg.), 14th International Particle Accelerator Conference, Vernedig, 7th-12th May 2023, 4479–4482, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2023-THPL027
Systematic study of longitudinal excitations to influence the microbunching instability at KARA
Schreiber, P.; Caselle, M.; Santamaria Garcia, A.; Steinmann, J.; Bründermann, E.; u. a.
2023. R. Assmann, P. McIntosh, A. Fabris, G. Bisoffi, I. Andrian & G. Vinicola (Hrsg.), 14th International Particle Accelerator Conference, Venedig, 7th - 12th May 2023, 2681–2684, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2023-WEPA018
How can Machine Learning help Future Light Sources?
Santamaria Garcia, A.; Xu, C.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2023. Future Light Sources 2023 : 67th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop FLS 2023, 249–256, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-FLS2023-TH3D3
Machine Learning activities at KIT
Santamaria Garcia, A.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A. S.; u. a.
2023, Juli 3. ACCLAIM Meeting (2023), Jena, Deutschland, 3.–4. Juli 2023
Status and upgrade of the visible light diagnosticsport for energy spread measurements at KARA
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A. S.; u. a.
2023, Mai. 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2023), Venedig, Italien, 7.–12. Mai 2023
Advanced diagnostic detectors for rogue phenomena, single-shot applications
Caselle, M.; Bielawski, S.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Steffen, B.; u. a.
2023. G. Herink, D. R. Solli & S. Bielawski (Hrsg.), Real-time Measurements, Rogue Phenomena, and Single-Shot Applications VIII, 17, SPIE. doi:10.1117/12.2657489
Highlights & news from KIT
Santamaria Garcia, A.; Bruendermann, E.; Kötter, S.-R.; Müller, A.-S.; Caselle, M.; u. a.
2023, Februar 3. ACCLAIM Meeting (2023), Online, 3. Februar 2023
Enhancing the sensitivity of the electro-optical far-field experiment for measuring CSR at KARA
Grimm, L. L.; Caselle, M.; Niehues, G.; Widmann, C.; Bründermann, E.; u. a.
2023. 14th International Particle Accelerator Conference, Venedig, 7th-12th May 2023, 4753–4755, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2023-THPL120
Revealing the dynamics of ultrarelativistic non-equilibrium many-electron systems with phase space tomography
Funkner, S.; Müller, A.-S.; Steffen, B.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2023. Scientific Reports, 13 (1), Art.-Nr.: 4618. doi:10.1038/s41598-023-31196-5
KINGFISHER: A Framework for Fast Machine Learning Inference for Autonomous Accelerator Systems
Scomparin, L.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2022. Data Acquisition and Processing Platforms - International Beam Instrumentation Conference (11th), Kraków, Poland, 11-15 September 2022, 151–155, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IBIC2022-MOP42
Machine learning to control and predict beam properties
Santamaria Garcia, A.; Blomley, E.; Caselle, M.; Scomparin, L.; Müller, A.-S.; u. a.
2022, September 8. 10th MT-ARD-ST3 Meeting (2022), Berlin, Deutschland, 7.–9. September 2022
Ultra-fast line-camera KALYPSO for electron beam diagnostics
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2022, September 8. 10th MT-ARD-ST3 Meeting (2022), Berlin, Deutschland, 7.–9. September 2022
Terahertz sampling rates with photonic time-stretch for electron beam diagnostics
Manzhura, O.; Caselle, M.; Bielawski, S.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2022. 13th International Particle Accelerator Conference : June 12-17, 2022, Impact Forum, Muangthong Thani, Bangkok, Thailand : conference proceedings. Ed.: T. Chanwattana, 263–266, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2022-MOPOPT017
Ultra-fast line camera based on TI-LGAD for beam diagnostics and photon science
Trifonova, E.; Caselle, M.; Patil, M.; Müller, A. S.; Bründermann, E.; u. a.
2022, Juni. 23rd International Workshop on Radiation Imaging Detectors (iWoRiD 2022), Riva del Garda, Italien, 26.–30. Juni 2022
Terahertz Sampling Rates with Photonic Time-Strech for Electron Beam Diagnostics
Manzhura, O.; Caselle, M.; Bielawski, S.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2022, Juni. 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2022), Bangkok, Thailand, 12.–17. Juni 2022
Terahertz sampling rates with photonic time-stretch for electron beam diagnostics
Manzhura, O.; Caselle, M.; Bielawski, S.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2022, Juni. 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2022), Bangkok, Thailand, 12.–17. Juni 2022
Terabit sampling system with photonic time-stretch analog-to-digital converter
Caselle, M.; Bielawski, S.; Manzhura, O.; Chilingaryan, S.; Bründermann, E.; u. a.
2022. G. Herink, D. R. Solli & S. Bielawski (Hrsg.), Real-Time Measurements, Rogue Phenomena, and Single-Shot Applications VI : 6-11 March 2022, online. Eds.: Daniel R. Solli; Georg Herink; Serge Bielawski, 9, SPIE. doi:10.1117/12.2607818
Fast Measurements of the Electron Beam Transverse Size and Position on SOLEIL Storage Ring
Labat, M.; Bence, A.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Ebersoldt, A.; u. a.
2021. Proc. IBIC’21. Ed.: C. Kim, 235–238, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IBIC2021-TUPP17
Ultra-fast line-camera KALYPSO for fs-laser based electron beam diagnostics
Patil, M. M.; Caselle, M.; Niehues, G.; Bründermann, E.; Müller, A.-S.; u. a.
2021, September 30. 9th MT ARD ST3 meeting (2021), Online, 29. September–1. Oktober 2021
Modern Ultra-Fast Detectors for Online Beam Diagnostics
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Ebersoldt, A.; Funkner, S.; u. a.
2021. doi:10.5445/IR/1000137426
Ultra-fast line-camera KALYPSO for fs-laser-based electron beam diagnostics
Patil, M. M.; Caselle, M.; Niehues, G.; Bründermann, E.; Müller, A. S.; u. a.
2021, September 13. 10th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2021), Online, 13.–17. September 2021
Highlights & News @KIT
Santamaria Garcia, A.; Bruchon, N.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Müller, A.-S.; u. a.
2021, August 20. ACCLAIM Meeting (2021), Online, 20. August 2021
Implementing Electro-Optical Diagnostics for Measuring the CSR far-field at KARA
Widmann, C.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference : virtual edition, May 24th-28th, 2021, Brazil : proceedings volume, IPAC2021. Ed.: R. Picoreti, 931–934, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2021-MOPAB294
Accelerated Deep Reinforcement Learning for Fast Feedback of Beam Dynamics at KARA
Wang, W.; Caselle, M.; Boltz, T.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2021. IEEE transactions on nuclear science, 68 (8), 1794–1800. doi:10.1109/TNS.2021.3084515
Highlights & News @KIT
Santamaria Garcia, A.; Bruchon, N.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Müller, A.-S.; u. a.
2021, Mai 28. ACCLAIM Meeting (2021), Online, 28. Mai 2021
Electro-Optical Diagnostics at KARA and FLUTE – Results and Prospects
Niehues, G.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference : virtual edition, May 24th-28th, 2021, Brazil : proceedings volume / IPAC2021. Ed.: R. Picoreti, 927–930, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2021-MOPAB293
Application of KALYPSO as a diagnostic tool for beam and spectral analysis
Patil, M. M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Niehues, G.; Müller, A.-S.; u. a.
2021, März 17. DPG-Frühjahrstagung / Arbeitskreis Beschleunigerphysik - AKBP: Beam Dynamics - AKBP 1.7 (2021), Online, 15.–19. März 2021
KALYPSO–Anultra-fast and versatile detector for wide range spectral measurements
Patil, M. M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Müller, A.-S.; Steffen, B.; u. a.
2021, Februar 3. 7th Annual MT Meeting (Part 1) (2021), Online, 1.–3. Februar 2021
Kalypso – An ultra-fast and versatile detector for wide range spectral measurements
Patil, M. M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Müller, A.-S.; Steffen, B.; u. a.
2021, Februar. 7th Annual MT Meeting (Part 1) (2021), Online, 1.–3. Februar 2021
Real-time data acquisition and processing system for MHz repetition rate image sensors
Mielczarek, A.; Makowski, D. R.; Gerth, C.; Steffen, B.; Caselle, M.; u. a.
2021. Energies, 14 (21), Art.-Nr.: 7403. doi:10.3390/en14217403
Modern Ultra-Fast Detectors for Online Beam Diagnostics
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Ebersoldt, A.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference : virtual edition, May 24th-28th, 2021, Brazil : proceedings volume / IPAC2021. Ed.: R. Picoreti, 4540–4544, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2021-FRXC03
Application of KALYPSO as a diagnostic tool for beam and spectral analysis
Patil, M. M.; Caselle, M.; Niehues, G.; Bruendermann, E.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference : virtual edition, May 24th-28th, 2021, Brazil : proceedings volume / IPAC2021. Ed.: R. Picoreti, 3451–3454, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2021-WEPAB331
Modern Ultra-Fast Detectors for Online Beam Diagnostics
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Ebersoldt, A.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2021), Online, 24.–28. Mai 2021
Application of KALYPSO as a Diagnostic Tool for Beam and Spectral Analysis
Patil, M. M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Ebersoldt, A.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2021), Online, 24.–28. Mai 2021
Implementing Electro-Optical Diagnostics for Measuring the CSR far-field at KARA
Widmann, C.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Steinmann, J. L.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2021), Online, 24.–28. Mai 2021
Electro-Optical Diagnostics at KARA and FLUTE - Results and Prospects
Niehues, G.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2021. 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2021), Online, 24.–28. Mai 2021
Phase space tomography at MHz-repetition rates at KARA
Funkner, S.; Müller, A.-S.; Steffen, B.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2020, September 24. 8th MT ARD ST3 Meeting 2020, Karlsruhe, Deutschland (2020), Online, 23.–24. September 2020
Compact single-shot electro-optic detection system for THz pulses with femtosecond time resolution at MHz repetition rates
Steffen, B.; Gerth, C.; Caselle, M.; Felber, M.; Kozak, T.; u. a.
2020. Review of scientific instruments, 91 (4), Article no: 045123. doi:10.1063/1.5142833
KALYPSO: Linear array detector for high-repetition rate and real-time beam diagnostics
Rota, L.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Steffen, B.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. Nuclear instruments & methods in physics research / A, 936, 10–13. doi:10.1016/j.nima.2018.10.093
Systemativc studies of the microbunching and weak instability at short bunch lengths
Müller, A.-S.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2019, September. ICFA mini-Workshop on "Mitigation of Coherent Beam Instabilities in particle accelerators" (MCBI 2019), Zermatt, Schweiz, 23.–27. September 2019
Linear array detector for online diagnostics of spectral distributions at MHz repetition rates
Gerth, C.; Brenner, G.; Caselle, M.; Düsterer, S.; Steffen, B.; u. a.
2019. Journal of synchrotron radiation, 26 (5), 1514–1522. doi:10.1107/S1600577519007835
Ultra-fast detector for wide range spectral measurements
Caselle, M.; Bründermann, E.; Duesterer, S.; Funkner, S.; Steffen, B.; u. a.
2019. Real-time Measurements, Rogue Phenomena, and Single-Shot Applications IV, San Francisco, CA, February 5 - 6, 2019. Ed.: D.R. Solli, Art.-Nr.: 1090306, Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE). doi:10.1117/12.2511341
Single-shot photon and electric field diagnostics using the linear array detector KALYPSO with MHz-range readout
Niehues, G.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. Real-time Measurements, Rogue Phenomena, and Single-Shot Applications IV, San Francisco, CA, February 5-6, 2019. Ed.: G. Herink, Art.-Nr.: 1090307, Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE). doi:10.1117/12.2511545
Ultrafast linear array detector for real-time imaging
Caselle, M.; Rota, L.; Kopmann, A.; Chilingaryan, S.; Bründermann, E.; u. a.
2019. Optical Data Science II. Ed.: B. Jalali, Art.-Nr.: 1093704, Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE). doi:10.1117/12.2508451
Revealing the dynamics of ultrarelativistic non-equilibrium many-electron systems with phase space tomography
Funkner, S.; Müller, A.-S.; Steffen, B.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2019
Novel P-in-N Si-Sensor technology for high resolution and high repetition-rate experiments at accelerator facilities
Patil, M. M.; Caselle, M.; Rota, L.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2019. Topical Workshop on Electronics for Particle Physics (TWEPP2018) - Posters: 17-21 September 2018, Antwerp, Belgium. doi:10.22323/1.343.0045
An Ultra-Fast and Wide-Spectrum Linear Array Detector for High Repetition Rate and Pulsed Experiments
Patil, M. M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. 10th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2019), Melbourne, Australien, 19.–24. Mai 2019
An Ultra-Fast and Wide-Spectrum Linear Array Detector for High Repetition Rate and Pulsed Experiments
Patil, M. M.; Caselle, M.; Bründermann, E.; Funkner, S.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. Proceedings of the10th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2019), Melbourne, AUS, May 10-24, 2019. Ed.: M. Boland, 2504–2506, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2019-WEPGW018
Systematic studies of the microbunching instability at very low bunch charges
Brosi, M.; Steinmann, J. L.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2019. Physical review accelerators and beams, 22 (2). doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.22.020701
High throughput data streaming of individual longitudinal electron bunch profiles
Funkner, S.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. Physical review accelerators and beams, 22 (2), 022801. doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.22.022801
Continuous bunch-by-bunch reconstruction of short detector pulses
Martin, M.; Brosi, M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2019. DPG-Frühjahrstagung der Sektion Materie und Kosmos (SMuK), Arbeitskreis Beschleunigerphysik (2019), München, Deutschland, 17.–22. März 2019
Single-shot longitudinal beam profile and terahertz diagnostics at MHz- Towards GHz-rates with high-throughput electronics
Caselle, M.; Rota, L.; Balzer, M.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2018. IBIC 2017- International Beam Instrumentation Conference : 20-24 August 2017, Grand Rapids, Michigan, Amway Grand Plaza Hotel / hosted by Facility for Rare Isotope Beams. Ed.: E. Akers, 136–140, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IBIC2017-TU2AB3
New collaborative approach to scientific data management with NOVA
Mexner, W.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Funkner, S.; Kopmann, A.; u. a.
2018. Proceedings of the 12th International Workshop on Emerging Technologies and Scientific Facilities Controls (PCaPAC2018), 224–227, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-PCaPAC2018-FRCA1
Continuous bunch-by-bunch spectroscopic investigation of the microbunching instability
Steinmann, J. L.; Boltz, T.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2018. Physical review accelerators and beams, 21 (11), 110705. doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.21.110705
Turn-by-Turn Measurements for Systematic Investigations of the Micro-Bunching Instability
Steinmann, J. L.; Brosi, M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2018. FLS2018 : the 60th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop : Shanghai Institute of Applied Physics, March 5-9, 2018. Ed. board: Yong Ho Chin, Zhentang Zhao, Christine Petit-Jean-Genaz, Volker Schaa, 46–51, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-FLS2018-TUP2WD03
High Repetition Rate, Single-Shot Electro-Optical Monitoring of Longitudinal Electron Bunch Dynamics Using the Linear Array Detector KALYPSO
Niehues, G.; Blomley, E.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2018. 9th International Particle Accelerator Conference (IPAC’18), Vancouver, Canada, April 29 - May 4, 2018. Ed.: S. Koscielniak, 2216–2218, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2018-WEPAL026
Towards Single-Pulse Spectral Analysis of MHz-Repetition Rate Sources
Niehues, G.; Brosi, M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2018. 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Nagoya; Japan; 9 - 14 September 2018, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/IRMMW-THz.2018.8510133
Long-Term Turn-by-Turn Measurements of Electron Bunch Profiles at MHz Repetition Rates in a Storage Ring with Single-Shot Electro-Optical Sampling
Funkner, S.; Brosi, M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2018. 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Nagoya, Japan, 9th-14th September 2018, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/IRMMW-THz.2018.8510080
Synchronous detection of longitudinal and transverse bunch signals at a storage ring
Kehrer, B.; Brosi, M.; Müller, A.-S.; Caselle, M.; Bründermann, E.; u. a.
2018. Physical review accelerators and beams, 21 (10), Article no 102803. doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.21.102803
Single-shot longitudinal beam profile and terahertz diagnostics at MHz- Towards GHz-rates with high-throughput electronics
Caselle, M.; Rota, L.; Balzer, M.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2017. 6th International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2017), Grand Rapids, MI, USA, 20.–24. August 2017
Studies of the micro-bunching instability in multi-bunch operation at the ANKA storage ring
Brosi, M.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2017. DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie (SKM), Arbeitskreis Beschleunigerphysik, Dresden, 19.-24.März 2017
4-Channel Single Shot and Turn-by-Turn Spectral Measurements of Bursting CSR
Steinmann, J. L.; Blomley, E.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2017. Proceedings of the International Particle Accelerator Conference (IPAC’17), Copenhagen, DK, May 14-19, 2017, 231–234, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2017-MOPAB056
Studies of the Micro-Bunching Instability in Multi-Bunch Operation at the ANKA Storage Ring
Brosi, M.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2017. 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC 2017), Kopenhagen, Dänemark, 14.–19. Mai 2017
Simultaneous Detection of Longitudinal and Transverse Bunch Signals at the KARA Storage Ring
Kehrer, B.; Brosi, M.; Müller, A.-S.; Caselle, M.; Bründermann, E.; u. a.
2017
Continuous bunch-by-bunch spectroscopic investigation of the micro-bunching instability
Steinmann, J. L.; Brosi, M.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2017
Studies of the Micro-Bunching Instability in Multi-Bunch Operation at the ANKA Storage Ring
Brosi, M.; Blomley, E.; Bründermann, E.; Caselle, M.; Müller, A.-S.; u. a.
2017. 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC2017), Copenhagen, Denmark, 14–19 May, 2017. Ed.: G. Arduini, 3645–3648, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2017-THOBA1
KAPTURE-2. A picosecond sampling system for individual THz pulses with high repetition rate
Caselle, M.; Ardila Perez, L. E.; Balzer, M.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; u. a.
2017. Journal of Instrumentation, 12, Art. Nr.: C01040. doi:10.1088/1748-0221/12/01/C01040
Kalypso: A MFPS linear array detector for visible to NIR radiation
Rota, L.; Balzer, M.; Caselle, M.; Weber, M.; Steffen, B.; u. a.
2016. Proceedings of the 5th International Beam Instrumentation Conference, IBIC 2016, 740–743, JACoW Publishing
Influence of filling pattern structure on synchrotron radiation spectrum at ANKA
Steinmann, J. L.; Blomley, E.; Müller, A. S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2016. IPAC : proceedings of the 7th International Particle Accelerator Conference : Busan, Korea, May 8-13, 2016
Influence of filling pattern structure on synchrotron radiation spectrum at ANKA
Steinmann, J. L.; Blomley, E.; Müller, A. S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2016. IPAC : proceedings of the 7th International Particle Accelerator Conference : Busan, Korea, May 8-13, 2016. Ed.: W. Namkung, 2855–2857, CERN. doi:10.18429/JACoW-IPAC2016-WEPOW015
KAPTURE-2 - A picosecond sampling system for individual THz pulses with high repetition rate
Caselle, M.; Ardila Perez, L. E.; Balzer, M.; Müller, A. S.; Bründermann, E.; u. a.
2016. Topical Workshop on Electronics for Particle Physics (TWEPP 2016), Karlsruhe, September 26-30, 2016
Fast mapping of terahertz bursting thresholds and characteristics at synchrotron light sources
Brosi, M.; Steinmann, J. L.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2016. Physical review accelerators and beams, 19 (11), 110701. doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.19.110701
Frequency-Comb Spectrum of Periodic-Patterned Signals
Steinmann, J. L.; Blomley, E.; Müller, A.-S.; Bründermann, E.; Caselle, M.; u. a.
2016. Physical review letters, 117 (17), 174802. doi:10.1103/PhysRevLett.117.174802
An ultra-fast linear array detector for MHz line repetition rate spectroscopy
Rota, L.; Balzer, M.; Caselle, M.; Kudella, S.; Steffen, B.; u. a.
2016. Real Time Conference, Padova, Italy, 6-10 June 2016, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/RTC.2016.7543157