Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)

Teilchenbeschleuniger sind universelle Instrumente, die einzigartige Experimente in vielen Gebieten der Grundlagenforschung ermöglichen. Teilchenbeschleuniger spielen inzwischen aber auch eine wichtige Rolle in der angewandten Forschung, wie zum Beispiel den Materialwissenschaft, in der Industrie und der Medizin. Am KIT werden Konzepte für neuartige Teilchenbeschleuniger entwickelt, sowie mannigfaltige Beschleunigertesteinrichtungen betrieben. Das IPE entwickelt hierzu Instrumente zur präzisen Charakterisierung von geladenen Partikeln in Teilchenbeschleunigern. Unsere Instrumente sind ein wichtiger Baustein zum Verständnis der komplexen Vorgänge in den Anlagen.

Instrumente zur Elektronenstrahldiagnose

Die umfassende Untersuchung von kohärenter Synchrotronstrahlung (CSR) ist ein Forschungsschwerpunkt des Helmholtz-Programms "Materie und Technologien" am KIT. Um die CSR-Emission nachzuweisen und zu untersuchen, werden THz-Detektorsysteme benötigt, die die Synchrotronstrahlung in einen elektrischen Puls umwandeln. Für die Messung dieser extrem schnellen Pulse wird eine Zeitauflösung im Pikosekundenbereich benötigt. Die kontinuierliche Messung der Elektronenpakete hat sich als unverzichtbares Werkzeug für die Diagnostik und Weiterentwicklung von Synchrotronspeicherringen erwiesen.

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Alps: Advanced Linux PCI Services

Der Aufbau einer Datenerfassung für Messinstrumente mit hohen Datenraten ist eine Herausforderung. Für die Geräte wird häufig der sehr performante und in die Elektronik gut zu integrierende PCIe-Bus verwendet. Aufgrund der begrenzten Bandbreite des PC-Systemspeichers ist für einen kontinuierlichen Datenfluss eine effiziente Realisierung des DMA-Protokolls notwendig. Die passende Linux-Kerneltreiberschnittstelle ist schnelllebig und Kerneltreiber sind schwer zu entwickeln und zu warten. Hinzu kommt die Anforderung, die Entwicklung der Hardware des Instrumentes und die erforderliche Auslese- und Analysesoftware zu synchronisieren. Alps ist eine flexible Linux-Treiberplattform für PCIe-basierte Elektronik mit RDMA-Unterstützung, die durch ihre Modularität optimiert ist für einen schnellen Softwareentwurf.

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