Entwicklung eines Simulationsprogramms und Implementierung schneller Spurfitalgorithmen für den neuen H1-Driftkammertrigger

Abstract

Nach dem umfangreichen Upgrade-Programm des HERA-Speicherrings und desH1-Experiments wird sich das Physikprogramm bei HERA-II vor allemauf Bereiche konzentrieren, die bisher statistisch limitiertsind. Durch die gestiegene Luminosität des Beschleunigers erhöhen sichdie Ereignisraten in den Experimenten so sehr, daß es unmöglich ist,alle $ep$\/-Ereignisse zu registrieren. Deshalb muß die Ereignisselektion auf Triggerniveau verbessert werden. Für Ereignisse mit großemImpulsübertrag ist die Rate auch nach dem Upgrade unkritisch. Ist man jedoch an Ereignissen mit besonderen Endzuständeninteressiert, die hauptsächlich bei kleinen Impulsüberträgenauftreten, muß der Endzustand bereits auf frühen Triggerstufen identifiziert werden.Mit der vorliegenden Arbeit wird zur Entwicklung eines neuenmehrstufigen Fast-Track-Trigger-Systems (FTT) für die zentralenDriftkammern des H1-Detektors beigetragen. Wesentlich ist dabei die Entwicklung einerSimulation, mit der gezeigt werden konnte, daß es möglich ist, aufTriggerniveau Spuren in kürzester Zeit zu rekonstruieren, wobei dieAuflösung nur unwesentlich schlechter ist als die der vollständigenH1-Rekonstruktion. Ferner konnte mit Hilfe der Simulation gezeigtwerden, daß der FTT bei hoher Selektionseffizienz erheblich zurReduktion der Triggerraten beitragen kann.Weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Implementierung von schnellenSpurfitalgorithmen auf digitalen Signalprozessoren (DSPs). Eindreidimensionaler Spurfit kann in etwa 3,5mus durchgeführtwerden. Alle Fits werden auf einer Farm von 24 DSPs durchgeführt,wobei jeweils vier Prozessoren auf einer Karte integriert sind.

After the upgrade of the HERA accelerator and the H1 detector thephysics program for HERA-II will focus on processes that are presentlylimited by statistics.Due to the higher luminosity of the accelerator the high event ratesdo not allow to store all ep-events. Therefore an improved event selectionis needed on trigger level. Events with high values of momentumtransfer will not cause any problems concerning the rate. Exclusive and semi-inclusive final states mainly occur at low momentumtransfers, where rates are high.In order to trigger these kind of selected final states they haveto be identified on early trigger levels.This thesis contributes to the development of a multi-leveltrigger system for the central driftchambers of the H1 detector. Animportant part is the development of simulation package. Studies showthat it is possible to reconstruct track on trigger level, while theresolution reaches nearly the level of the full reconstruction. Thesimulation confirms a high selection efficiency and a significantreduction of the trigger rate.Another important issue of this thesis is the implementation of fasttrack fit algorithms on digital signal processors (DSPs). Athree dimensional track fit needs about 3.5 mus. All fits run on a farmof 24 DSPs. Each processor board of the farm has four DSPs on it.