Contrôle des instruments et électronique

L’ILL développe l’électronique frontale des systèmes d’acquisition de données utilisés sur ses instruments et dans d’autres installations neutroniques, dont l’ESS. Le SCI s’investit fortement dans le transfert de technologie vers l’industrie. Un exemple est le module préamplificateur frontal pour détecteurs de neutrons, développé à l’ILL et commercialisé par CAEN.

L’électronique d’acquisition de données à base de FPGA (Field Programmable Gate Array, réseau de portes programmable sur site) offre des capacités de traitement du signal en temps réel à haute vitesse, ce qui la rend idéale pour les applications exigeant une collecte et une analyse rapides des données, avec un gain notable en performances et en souplesse. Son principal atout est sa capacité à effectuer des calculs complexes en parallèle, ce qui réduit la latence et augmente le débit. À l’ILL, nous avons fait le choix de réaliser toutes les tâches liées à la prise de données sur une carte électronique dédiée au format VME. Ce développement interne repose sur un circuit Zynq Ultrascale+ central.

NOMAD est le logiciel central de contrôle de tous les instruments de l’ILL. À l’origine simple séquenceur, il s’appuie aujourd’hui sur le calcul distribué et sur des architectures en réseau pour gérer des flux de travail complexes. Une interface graphique (GUI) offre une configuration intuitive des expériences, un retour d’information en temps réel et des outils d’automatisation qui améliorent l’efficacité et la reproductibilité. L’intégration avec les logiciels de traitement de données permet la réduction des données en temps réel, et donc d’ajuster rapidement les paramètres expérimentaux.

Pour l’accès à distance, NOMAD Remote permet aux utilisateurs d’exécuter l’interface de NOMAD depuis n’importe quel navigateur web, via VISA, et d’interagir avec des expériences en cours comme s’ils étaient physiquement présents. Cela rend les modes de travail plus souples, améliore l’accessibilité et ouvre de nouvelles possibilités d’expérimentation virtuelle. NOMAD 3D va plus loin : il permet de simuler des expériences complètes, de tester les contraintes, d’optimiser les stratégies de mesure et de visualiser le comportement de l’instrument dans un environnement virtuel. Ces innovations transforment le contrôle des instruments et garantissent plus de précision, d’efficacité et de convivialité dans la recherche par diffusion neutronique.

Les jumeaux numériques offrent une approche puissante de l’expérimentation neutronique : ils créent des modèles virtuels d’instruments, mis à jour en continu avec des données du monde réel. Ces simulations reproduisent avec une grande fidélité les sources de neutrons, les interactions avec l’échantillon et les réponses des détecteurs. Les chercheurs peuvent ainsi prévoir les conditions, optimiser les configurations des instruments et affiner leurs stratégies de collecte de données avant de mener leurs expériences. Cela réduit les tâtonnements, améliore l’efficacité et économise les ressources.

À l’ILL, nous explorons en permanence des technologies informatiques de pointe pour améliorer le contrôle des instruments, notamment la virtualisation, les animations 3D et la réalité augmentée.

La technologie des jumeaux numériques est intégrée à NOMAD et à NOMAD 3D, et associe le calcul haute performance à des outils de simulation tels que McStas. Ce cadre rend les expériences virtuelles accessibles à d’autres utilisateurs que les spécialistes de la simulation, en permettant le suivi des expériences en temps réel, l’ajustement des paramètres et l’analyse automatisée des données.