40 Gbps data acquisition system for NectarCAM

International audienceThe Cherenkov Telescope Array (CTA) will be the next generation ground-based gamma-ray observatory. It will be made up of approximately 100 telescopes of three different sizes, from 4 to 23 meters in diameter. The previously presented prototype of a high speed data acquisition (DAQ) system for CTA (CHEP 2012, [6]) has become concrete within the NectarCAM project, one of the most challenging camera projects with very demanding needs for bandwidth of data handling. We designed a Linux-PC system able to concentrate and process without packet loss the 40 Gb/s average data rate coming from the 265 Front End Boards (FEB) through Gigabit Ethernet links, and to reduce data to fit the two ten-Gigabit Ethernet downstream links by external trigger decisions as well as custom tailored compression algorithms. Within the given constraints, we implemented de-randomisation of the event fragments received as relatively small UDP packets emitted by the FEB, using off-the-shelf equipment as required by the project and for an operation period of at least 30 years. We tested out-of-the-box interfaces and used original techniques to cope with these requirements, and set up a test bench with hundreds of synchronous Gigabit links in order to validate and tune the acquisition chain including downstream data logging based on zeroMQ and Google ProtocolBuffers [8]

Stress testing Ethernet Switches for NectarCAM in the Cherenkov Telescope Array with a synchronous UDP frame generator

International audienceThe Cherenkov Telescope Array (CTA) will be the next generation ground-based gamma-ray instrument. It will be made up of approximately 100 telescopes of at least three different sizes, from 4 to 23 meters in diameter. The NectarCAM is a Cherenkov camera proposed for the MidSize Telescopes of CTA. Its characteristics make it one of the most challenging camera projects for a high speed data acquisition (DAQ) system in CTA has due to its average output rate of up to 40-Gbps on 265 Ethernet 1000baseT links, bundled to 4 × 10Gbps on four optical links and reduced to 10 Gbps after event-building. This paper presents results on characterisation and validation procedures carried out on several Ethernet switches, which have been considered as hardware for the camera-internal data traffic of NectarCAM. Two complementary types of data generators, one highly synchronous with up to 64 1-Gbps channels based on an FPGA core, the other with up to 320 1-Gbps channels working on 64 Scientific Linux boards, have been built and used to stimulate the DAQ system with six Ethernet switches and a standard Linux PC for IP packet reception

Acoustic intensity monitoring in a 2D cell culture under low intensity ultrasound stimulation

International audienc

Couvercle anti-reflexion pour contrôler l'intensité acoustique dans la stimulation in vitro de cellules par des ultrasons de faible intensité

International audienceLow-intensity ultrasound stimulation is a technique used in therapeutic ultrasound for bone regeneration. However, the underlying mechanisms are still poorly understood. In vitro studies on cell cultures are implemented to understand the processes involved. To analyze the effects of ultrasonic waves on cells, the control of the delivered acoustic intensity is essential. However, depending on the insonification protocol chosen, multiple reflections and standing waves that form inside the culture medium strongly hinder the estimates. In this work, we propose the development and the experimental validation of an anti-reflection cover. We demonstrate that this custom-designed device is effective in avoiding multiple reflections and makes it possible to artificially replace the layer of culture medium with a large amount of water. Finally, an analytical study of the acoustic intensity delivered to the cells is proposed

Validation d’un couvercle anti-réflexion pour le contrôle de l'intensité acoustique délivrée en milieu de culture cellulaire sous stimulation ultrasonore

L'os est un tissu biologique mécano-sensible capable de fournir une réponse biologique adaptée à une sollicitation mécanique. C'est le principe de la mécanotransduction. Par exemple, la stimulation ultrasonore de faible intensité (Low Intensity Ultrasound Stimulation - LIUS) est une modalité thérapeutique utilisée aujourd'hui en clinique par des praticiens pour la régénération osseuse, et des effets bénéfiques ont été observés sur des patients. Toutefois, les phénomènes physiques et biologiques engagés dans le processus cellulaire de la mécanotransduction sont encore mal compris, et cette incompréhension engendre une controverse qui freine le développement de nouvelles approches ultrasonores mieux adaptées aux patients et aux pathologies. Pour étudier ces phénomènes, des études in vitro, en laboratoire, sur des cultures cellulaires sont mises en œuvre. Dans les objectifs à atteindre, l'évaluation de l'intensité acoustique délivrée aux cellules reste un enjeu majeur. Pour autant, quel que soit le protocole d'insonification choisi, il est généralement fait abstraction - faute de pouvoir les contrôler - des effets liés aux ondes stationnaires qui se forment à l'intérieur du milieu de culture, et qui sont le résultat de réflexions multiples des ondes aux interfaces entre l'air, le milieu et la boite de culture. Ces ondes stationnaires perturbent les estimations, et ne permettent pas d'atteindre des valeurs précises d’intensités ultrasonores délivrées. Dans cet exposé, nous présentons un couvercle anti-réflexion, adapté aux boites de culture cellulaire, permettant d'éliminer les ondes stationnaires en supprimant les réflexions à l’interface entre l’air et le milieu de culture. Grace à ce couvercle, il devient possible de prédire et de maitriser l’intensité acoustique délivrée aux cellules

Validation d’un couvercle anti-réflexion pour le contrôle de l'intensité acoustique délivrée en milieu de culture cellulaire sous stimulation ultrasonore

L'os est un tissu biologique mécano-sensible capable de fournir une réponse biologique adaptée à une sollicitation mécanique. C'est le principe de la mécanotransduction. Par exemple, la stimulation ultrasonore de faible intensité (Low Intensity Ultrasound Stimulation - LIUS) est une modalité thérapeutique utilisée aujourd'hui en clinique par des praticiens pour la régénération osseuse, et des effets bénéfiques ont été observés sur des patients. Toutefois, les phénomènes physiques et biologiques engagés dans le processus cellulaire de la mécanotransduction sont encore mal compris, et cette incompréhension engendre une controverse qui freine le développement de nouvelles approches ultrasonores mieux adaptées aux patients et aux pathologies. Pour étudier ces phénomènes, des études in vitro, en laboratoire, sur des cultures cellulaires sont mises en œuvre. Dans les objectifs à atteindre, l'évaluation de l'intensité acoustique délivrée aux cellules reste un enjeu majeur. Pour autant, quel que soit le protocole d'insonification choisi, il est généralement fait abstraction - faute de pouvoir les contrôler - des effets liés aux ondes stationnaires qui se forment à l'intérieur du milieu de culture, et qui sont le résultat de réflexions multiples des ondes aux interfaces entre l'air, le milieu et la boite de culture. Ces ondes stationnaires perturbent les estimations, et ne permettent pas d'atteindre des valeurs précises d’intensités ultrasonores délivrées. Dans cet exposé, nous présentons un couvercle anti-réflexion, adapté aux boites de culture cellulaire, permettant d'éliminer les ondes stationnaires en supprimant les réflexions à l’interface entre l’air et le milieu de culture. Grace à ce couvercle, il devient possible de prédire et de maitriser l’intensité acoustique délivrée aux cellules

Calibration and performance of the readout system based on switched capacitor arrays for the Large-Sized Telescope of the Cherenkov Telescope Array

International audienceThe Cherenkov Telescope Array1 (CTA) is the next-generation ground-based observatory for very-high-energy gamma rays. The CTA consists of three types of telescopes with different mirror areas to cover a wide energy range (20 GeV–300 TeV) with an order of magnitude higher sensitivity than the predecessors. Among those telescopes, the Large-Sized Telescope (LST) is designed to detect low-energy gamma rays between 20 GeV and a few TeV with a 23 m diameter mirror. To make the most of such a large light collection area (about 400 m2), the focal plane camera must detect as much reflected Cherenkov light as possible. We have developed each camera component to meet the CTA performance requirements for more than ten years and performed quality-control tests before installing the camera to the telescope.2, 3 The first LST (LST-1) was inaugurated in October 2018 in La Palma, Spain (Figure 1).4 After the inauguration, various calibration tests were performed to adjust hardware parameters and verify the camera performance. In parallel, we have been developing the analysis software to extract physical parameters from low-level data, taking into account some intrinsic characteristics of the switched capacitor arrays, Domino Ring Sampler version 4 (DRS4), used for sampling the waveform of a Cherenkov signal. In this contribution, we describe the hard- ware design of the LST camera in Section 2, a procedure for low-level calibration in Section 3, and the readout e of the LST camera after the hardware calibration with a dedicated analysis chain in Section 4