IEKP-KA/2013-4 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

40 6. Signalmessungen
6.4.1. Aufbau und Funktion 1
Kernelement des Systems ist das „ARC Board“. Die Platine in Doppel-Europakartengröße
(160 mm × 233 mm) enthält den zentralen ARC-Controller zur Steuerung der APV-
Chips. Darüber hinaus sind auf der Platine mehrere Analog-Digital-Umsetzer (ADCs),
die Modulsteuerung „Slow Control“, die Niederspannungsregelung und Spannungsversorgung
sowie die Anschlüsse für die PC-Adapterkarte und den „ARC Front End Adapter“
zu finden.
Der „ARC Front End Adapter“ verbindet das ARC-Board mit dem APV-Hybriden. Er
enthält auf einer Platine die Signalverstärker, Leitungstreiber und einen Pegelregler für
den I 2 C-Bus. Auf der zweiten Platine befindet sich die Spannungsregelung für den APV-
Hybriden.
Eine Adapterkarte im ISA 2 -Format ermöglicht die Datennahme an einem Computer.
Dort können die aufgenommenen Daten mit der Analysesoftware (ARCS) ausgewertet
werden.
6.5. Datenanalyse
Zur Analyse der mit den verschiedenen Experimenten gewonnenen Rohdaten im Hinblick
auf die Beurteilung der zu untersuchenden Sensoren ist eine umfangreiche Auswertung
notwendig. Aufgrund der Datenmenge und Komplexität der Fragestellungen
ist dies nur mit automatisierten Analysesystemen möglich. Die für diese Arbeit verwendeten
Softwareumgebungen werden im Folgenden vorgestellt. Ferner werden die notwendig
gewordenen Anpassungen an der Software beschrieben.
6.5.1. ROOT
ROOT ist eine Softwareumgebung zur Datenanalyse. Das in der Programmiersprache
C++ geschriebene Programm verfügt über eine hierarchische, objektorientierte Datenbank,
einen C++ Interpreter und Werkzeuge für die Datenanalyse und deren Visualisierung.
Es kann über eine grafische Benutzeroberfläche, aber auch über die Eingabekonsole
oder von anderen Programmen aus aufgerufen und genutzt werden. ROOT wurde speziell
für die Analyse von großen Datenmengen, wie sie bei modernen Experimenten der
Teilchenphysik entstehen, entwickelt. [BR97]
6.5.1.1. Script zur binären Interpretation
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Root-Script erstellt, welches eine Analyse der an
der ALiBaVa-Station aufgenommenen Daten im Hinblick auf eine mögliche zukünftige
binäre Erfassung der Daten ermöglicht.
Bei einem solchen System liefert der Auslesechip keine analogen Signalwerte sondern
nur die Werte 0 oder 1, wobei letzterer einem detektierten Teilchen entspricht. Damit
ergibt sich eine Reduzierung der Datenrate von derzeit 9 Bit pro Kanal und Ereignis auf
1 Bit pro Kanal und Ereignis.
Das Script wird mit dem Befehl „ThresholdScan(Run-Nummer)“ innerhalb von ROOT
aufgerufen. Der einzige Parameter gibt die eindeutige Nummer des zu analysierenden
Runs in der Datenbank des Instituts an.
Jedes Ereignis wird nun wie folgt analysiert: Für jeden Signalschwellwert von 0 ADC
bis 200 ADC wird überprüft, ob das Signal eines jeden Streifens über oder unter dem
Schwellwert liegt. Die obere Grenze von 200 ADC wurde gewählt, da die wenigsten Teilchendurchgänge
ein so hohes Signal induzieren. Es ergeben sich folgende Fälle:
1 Quelle: [Axe03]
2 Abkürzung für (engl.) Industry Standard Arcitecture: Ein Bus-Standard für PCs