Entwicklung eines neuen Datenakquisitionssystems für das CB-ELSA-Experiment

Abstract

Das Crystal Barrel-Experiment untersucht baryonische Resonanzen an der Elektronenstretcheranlage des Bonner Elektronensynchrotons mittels Photoproduktion von Mesonen und die Anregung nukleonischer Resonanzen durch hochenergetische energiemarkierte Gamma-Quanten. Die Suche in noch unbekannten Energiebereichen in der Photoproduktion erfordert eine effektive Nutzung der Messperioden und ein Erreichen einer hohen Statistik für die Analyse.<br /> Die extrem schnelle Leistungsentwicklung im Bereich der Rechnerarchitekturen führt allerdings bei Experimenten, die über mehrere Jahre bzw. Jahrzehnte betrieben werden, zur Notwendigkeit, in vertretbaren Zeitabständen die Hard- und Softwarelösungen zu überprüfen und an die gegebenfalls geänderten Experimentbedingungen anzupassen. Dies traf auf das Crystal-Barrel-Experiment zu, das nach seinem Aufbau 1990 und seiner Messphase am LEAR (CERN) 1999 erneut am Bonner Beschleuniger ELSA zum Einsatz kam. Die Ausleseelektronik der einzelnen Detektorelemente wurde teilweise übernommen und in einigen Bereichen auf die neuen Gegebenheiten angepasst. Das Datenakquisitionssystem des LEAR-Experiments wurde an die Bedingungen bei ELSA adaptiert und in Betrieb genommen. Dieses Setup lieferte Daten in der Zeit vom 1.2.2000 bis zum 5.4.2001, bei Energien von 1,4 GeV, 2,6 GeV und 3,2 GeV. Diese Strahlzeiten und die Anforderungen an die Statistiken in den zu untersuchenden Kanälen aus den gestellten Proposals zeigten, daß das Datennahmesystem des CB-ELSA-Experimentes erneuert werden mußte.<br /> Inhalt dieser Arbeit ist die Plannung und Realisierung eines neuen Datenakquisitionssystems für das CB-ELSA-Experiment. Es werden die verwendeten Infrastrukturen (Netzwerk- und Prozessorsysteme) und das Design der neu implemtierten Softwarekomponenten erläutert. Weiterhin sind detailierte Untersuchungen der Performance des Systems dargestellt.<br /> Das Datennahmesystem wurde erfolgreich in den Messphasen 2002/2003 eingesetzt und lieferte eine um den Faktor 6 höhere Statistik gegenüber den vorherigen Systemen.