面向WISP暗物质搜索的基于RFSoC的宽带、无死时速谱仪器
仪器与探测器
2025-01-22 v1 高能物理 - 实验
摘要
超轻暗物质候选者，如轴�子和暗光子，尤其在 eV 到 meV 质量范围内，近年来引发了广泛关注。然而，现有实验的有效性常受限于常规速谱仪器的狭窄带宽。本研究提出了一种基于RFSoC的新型速谱仪器解决方案，RFSoC集成了高速数据转换器、场可编程门阵列（FPGA）和CPU于单芯片之内。该速谱仪器的可编程逻辑实现了一种最小化内存使用的优化快速傅里叶变换（FFT），从而实现4 GHz的瞬时带宽和16 kHz的频率分辨率。该配置实现了超过99.6%的时间效率，显著优于传统方法，实际上翻倍了搜索效率。本文提供了硬件架构、FPGA固件和软件实现的综合描述，重点关注高效的流水线FFT算法。还提供了性能验证结果，表明所开发的速谱仪器在准确性和时间效率方面表现出色，凸显了其在推动暗物质搜索方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2501.12003,
title = {Broadband, Dead-Time-Free Spectrometer Using RFSoC for WISP Dark Matter Searches},
author = {Hiroki Takeuchi and Junya Suzuki and Shunsuke Adachi and Osamu Tajima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12003},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 17 figures