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2018年后,大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)会逐渐增加Pb束流的亮度, Pb-Pb相互作用率最终会增加至50kHz左右。该事件率是目前大型重离子碰撞实验(A Large Ion Collision Experiment, ALICE)上电磁量能器(Electromagnetic Calorimeter, EMCal)事件读出率的20倍。另外,在2009年末新批准的ALICE双喷注电磁量能器(Di-jet Calorimeter, DCal)对读出电子学的要求与EMCal探测器相同,并计划于2013-2014年LHC停机期间安装至LHC上。因此,在2013-2014年停机前将EMCal探测器读出电子学的死时间降低到20胪是本文工作的主要目标。为了满足以上物理实验的两个升级计划的要求,本文结合EMCal/DCal探测器物理数据的特点,深入分析了EMCal/DCal探测器原有读出系统的读出链路,发现了系统瓶颈,并通过以下方案将EMCal探测器读出电子学的死时间从400μs降低到了19μs:1)通过FPGA固件升级,利用稀疏读出算法,将读出电子学的死时间从400μs降低到了270μs。2)通过读出系统拓扑结构升级,利用点对点并发读出方式代替总线读出方式,进一步将读出电子学的死时间从400μs降低到了36μs。3)通过实时数据处理,利用低增益通道读出抑制算法,最终将读出电子学的死时间从36μs降低到了22μs。原型机的测试结果显示：升级后的新系统能使EMCal/DCal探测处理未来高达50kHz的Pb-Pb最小偏置触发事件。新系统的拓扑结构增强了系统对单个“死节点”的抗干扰能力,精简了系统结构,降低了系统维护的难度。另外,新系统与EMCal探测器已有硬件具有非常好的兼容性,保证了最低限度的硬件升级,大大降低了项目升级成本。该设计方案己经被ALICE升级委员会和EMCal/DCal合作组核准。目前,该系统正被安装至ALICE EMCal/DCal探测器。