********************************************************** * Anleitung zum Ion-Ion-Pulsed-Beam-Auswerteprogramm IAP * ********************************************************** 29.04.1992 K. Huber Version 12.09.2001 (VME-Version) Sie finden diese Anleitung auf dem SERVIX unter $HOME/ex_home/ex_help/iaphlp.txt, wenn Sie auf Ihrem Servix-Experiment-Account eingelogged sind. !! Beachten Sie auch die Anleitung zum IIP-Messprogramm: iiphlp.txt !! Fuer das Ion-Ion-Experiment existieren folgende Datenerfassungsprogramme: [(...) = zur Zeit nur auf VAX/PDP11-Systemen vorhanden] (IBP Ion-Beam-Profile (neuer Strahl-Analysierer [Timo-mat])) IIF Ion-Ion Formfactor (alter Strahl-Analysierer) IIC Ion-Ion Coincidence IIP Ion-Ion Pulsed beam (LIC Ion-Ion Coincidence List mode) (LIP Ion-Ion Pulsed beam List mode) IIM Ion-Ion-Matrix Sowie die Auswerteprogramme: IAC fuer IIC-Spektren IAP fuer IIP-Spektren (LAC fuer LIC-List-Mode-Spektren (auf der VAX)) (LAP fuer LIP-List-Mode-Spektren (auf der VAX)) IAP ist zur Zeit lauffaehig auf folgenden Plattformen: VME Experiment-Rechner-System mit VxWorks Betriebssystem DS5000 Workstations mit Ultrix Betriebssystem (Tutnix, Kannix, Hatnix) AlphaServer mit True-64-Unix Betriebssystem (Servix) Als Bildschirm wird ein VT240/330 Terminal, ein Unix-Host mit xterm oder dxterm oder ein PC mit TeraTerm benoetigt. Das IAP-Programm berechnet aus ein bis neun Formfaktor-Messungen (IIF- bzw. IBP-Messprogramm) und einer Ion-Ion-Pulsed-Beam-Messung (IIP-Messprogramm) Wirkungsquerschnitte, die gelegentlich auch mal negativ werden koennen, wenn die programmierbare Totzeit nicht richtig eingestellt ist (s.h. iiphlp.txt). Anlaesslich eines Umbaus des Experimentes (Aug. 94) auf einen neuen Strahl- analysierer (Timo-Mat) wurde das IIF Messprogramm durch das IBP Messprogramm ersetzt und der Realtime-Takt von 1Hz auf 10Hz erhoeht. IAP wurde entsprechend geaendert, so dass es sowohl die alten IIP-Spektren (1Hz Takt) als auch die neuen (10Hz Takt) zusammen mit IIF- oder IBP-Formfaktorspektren verarbeiten kann. Als IBP-Spektren werden nur vertikale Scans mit der Schlitz-Option akzeptiert. Ein Mix von IIF- und IBP-Spektren ist jedoch nicht moeglich. Hinweis: Inzwischen (seit 2000) ist der neue Strahlanalysierer wegen mechanischer Maengel wieder durch den alten ersetzt worden, und die Formfaktorspektren werden jetzt wieder mit dem IIF-Programm gemessen. Auf den Unix-Workstations koennen sowohl die alten mit PDP11-Systemen gemessenen als auch die neuen mit VME-Systemen gemessenen Spektren ausgewertet werden. Auf den VME-Systemen koennen wegen fehlender Konvertierungsroutinen fuer die unterschiedlichen Floatingpoint-Darstellungen keine PDP11-Spektren ausgewertet werden. Das IAP-Programm kann von dem IIP-Messprogramm gestartet werden unter dem Menue-Punkt "Analyse Spectrum". Es wird dann die gerade laufende IIP-Messung online ausgewertet. Der Start von IAP erfolgt in diesem Fall ueblicherweise unter Umgehung des Hauptmenues. Die Rueckkehr ins Hauptmenue von IAP kann jedoch durch ^Z erzwungen werden. Dort kann unter dem Menuepunkt "Set Configuration" ein anderes Verhalten beim Start durch IIP eingestellt werden (s.u.). Berechnung des Wirkungsquerschnittes ==================================== Beim Start der Wirkungsquerschnittesberechnung werden zunaechst numerisch die Positionen der 8 Integrationsgrenzen angefordert. Als Vorbelegung werden die Werte aus einer vorangegangenen Auswertung oder, falls vorhanden, die im IIP-Spektrum abgespeicherten Grenzen angeboten. Anschliessend wird das Spektrum graphisch so am Bildschirm dargestellt, dass alle Integrationsgrenzen zu sehen sind, falls sie nicht ausserhalb des Spektrums liegen. Bildausschnitt und Integrationsgrenzen koennen danach noch beliebig veraendert werden (s.u.). Integrations-Grenzen: --------------------- Im IIC-Spektrum werden mit acht Markern in den vier Messphasen die zu nutzenden Integrationsbereiche angegeben. Die Marker koennen nur genau auf einen Kanal des Spektrums positioniert werden und nicht dazwischen (wie in der alten PDP11- Version). Benachbarte Marker koennen sich nicht ueberkreuzen, und behalten einen Mindestabstand von 2 Kanaelen. Die Integrationen erfolgen einschliesslich der Marker-Positionen. Wirkungsquerschnittesberechnung: -------------------------------- Den Formalismus zur Berechnung des Wirkungsquerschnittes kann man in der Diplomarbeit von Stephan Kruedener (1988) nachlesen. Fehlerrechnungen: ----------------- (siehe auch Diplomarbeit von Stephan Kruedener (1988)) Alle Fehlerangaben sind Standardabweichungen (68% Konfidenz) Fuer den mittleren Formfaktor wird ein statistischer Fehler aus der Streuung der einzelnen Formfaktoren um den Mittelwert (Fehlerquadrat- Summe / Anzahl der Freiheitsgrade) berechnet. D.h. es werden mindestens zwei Formfaktormessung fuer die Auswertung benoetigt, ansonsten werden alle daraus folgenden Fehlerangaben mit gekennzeichnet. Fuer die Reaktionsrate werden ein statistischer sowie zwei systematische Fehler errechnet. Der Totzeitfehler beruecksichtigt die apparative Ungenauigkeit der programmierbaren Totzeit. Der Ueberlauffehler ist eine Abschaetzung der maximalen moeglichen Auswirkung von Ereignisverlusten im IIP-Zaehler auf die Reaktionsrate. Dabei wird angenommen, dass alle registrierten Verluste bei der Reaktionsrate aufgetreten sind. Dieser Wert dient vorwiegend der Entscheidungsfindung, ob eine Messung trotz Ereignisverlusten noch brauchbar ist. Solche Verluste koennen bei zu hoher Ereignisrate auftreten. Fuer den kinematischen Faktor wird durch Fehlerfortplanzung ein statistischer und ein systematischer Fehler errechnet. Die verwendeten Eingangsfehler sind zur Zeit: (siehe Dipl. Arbeit Stephan Kruedener 1988) 0.015 rel. stat. Fehler der Geschw. Schneller Strahl 0.010 rel. stat. Fehler der Geschw. Langsamer Strahl 0.025 rel. stat. Fehler des Wechselwirkungs-Winkels 0.015 rel. syst. Fehler der Geschw. Schneller Strahl 0.015 rel. syst. Fehler der Geschw. Langsamer Strahl 0.000 rel. syst. Fehler des Wechselwirkungs-Winkels Die Wirkungsquerschnittsberechnung ist nur vertrauenswuerdig, wenn die integrierten vier Spektrenbereiche einen im wesentlichen horizontalen Verlauf haben. Deshalb werden dazu zwei Tests gerechnet. Beim "Schiefen Daecher Test" wird jeweils nur die erste Haelfte des Bereichs des schnellen bzw. langsamen Strahls zur Berechnung der Reaktionsrate herangezogen und das Ergebnis mit der regulaeren Reaktionsrate verglichen. Als zweiter Test wird fuer jeden Bereich das reduzierte Chi-square ausgegeben. Werte deutlich groesser als 1 deuten auf schiefe Daecher hin. Die Ergebnisse dieser Tests werden in folgenden Fehlerrechnungen nicht weiterverwendet. Der totale statistische Fehler enthaelt Beitraege vom Formfaktor, von der Reaktionsrate und den kinematischen Faktor. Wenn einer dieser Beitraege nicht zur Verfuegung steht, erfolgt die Ausgabe von . Der totale systematische Fehler enthaelt Beitraege vom Reaktionsraten- Ueberlauffehler, vom Reaktionsraten-Totzeitfehler und dem kinematischen Faktor. Wenn einer dieser Beitraege nicht zur Verfuegung steht, erfolgt die Ausgabe von . In der Fehlerangabe fuer den Wirkungsquerschnitt ist nur der totale statistischen Fehler enthalten. Aenderungen gegenueber der alten PDP11-Version von IAP: ------------------------------------------------------- Neu hinzugekommen ist der statistische Fehler des Formfaktors. Die Tastverhaeltnisse des schnellen und langsamen Strahls werden bei Spektren, die mit dem neuen VME/VxWorks IIP-Messprogramm aufgenommen sind, aus deren Header uebernommen. Bei der Auswertung von PDP11-IIP-Spektren wird weiterhin ein Tastverhaeltnis von 0.5 angenommen. Der Fehler der programmierbaren Totzeit wird fuer VME/VxWorks-Spektren aus dem Header uebernommen. Bei der Auswertung von PDP11-IIP-Spektren wird wie frueher 15ns als Fehler angenommen. Korrigiert ist ein Fehler bei der Abschaetzung der Wirkung von "schiefen Daechern". Es wurde beim schnellen und langsamen Strahl statt der halben Intervallbreite ein Kanal zuviel aufsummiert, was faelschlicherweise zur Anzeige von schiefen Daechern fuehrte. Fuer den Totzeitfehler wurde in der PDP11-Version nicht die uebliche Fehlerfortpflanzung verwendet sondern mit + und - der Totzeitunsicherheit alles komplett durchgerechnet und die Haelfte der Differenz zwischen beiden Ergebnissen als Fehler genommen. Dies ist vielleicht genauer aber warum dieser Aufwand? Auf uebliche Fehlerfortpflanzung umgestellt. Beim statistischen Fehler der Reaktionsrate war die Fehlerfortpflanzung falsch gerechnet. Die zaehlratenabhaengige Totzeitkorrektur war nicht beruecksichtigt, was jedoch nur bei hohen Totzeitkorrekturen Auswirkungen hat. Korrigiert. Der statistische Fehler des kinematischen Faktors enthielt als Eingangs- wert Fehler(Winkel)/sin(Winkel). In der Annahme, dass wie ueblich Fehler(Winkel)/Winkel angeliefert wird, die Rechnung entsprechend geaendert. Beim aktuellen Winkel von 17.5 Grad ist der Unterschied jedoch nur winzige 1.55% * 0.025 = 0.04%-Punkte fuer den Fehler des WW-Winkels! (Bei den frueheren 45 Grad: 10% * 0.025 = 0.25%-Punkte) Bedienung des Programmes ======================== Das Programm ist weitgehend selbsterklaerend. Die notwendigen Eingaben werden in Dialogform angefordert. Der Dialog ist in einer Hyrarchiestruktur auf- gebaut, wobei mittels Menuelisten von einer Dialogebene in die andere ge- wechselt werden kann. Fuer Parametereingaben existieren im Allgemeinen Vorbelegungswerte, die editiert werden koennen. Die graphischen Bildschirm- ausgaben werden durch Funktionstasteneingaben gesteuert. Setzen der Integrations-Marker, Starten der WQ-Berechnung --------------------------------------------------------- Eine IIP-Messung besteht aus vier Messphasen (s.h. iiphlp.txt) in denen die auswertbaren Bereiche mit vier mal zwei Markern gekennzeichnet werden. Nach dem Start koennen die Marker alphanumerisch eingegeben werden und anschliessend graphisch. Die angebotenen Marker wurden entweder im IIP-Spektrum gefunden (mit MS dort abgelegt, s.u.) oder sie stammen von der vorangegangenen Auswertung, wenn im Spektrum kein Marker-Set abgespeichert war. Zur graphischen Markereingabe und Starten der WQ-Berechnung stehen folgende Kommandos zur Verfuegung, die mit ^H (Control H) online abgerufen werden koennen: Exits: ------ CR Return to main menu -Rueckkehr zum Hauptmenue bei direktem Start von IAP, CR Return to parent task bzw. Rueckkehr zum IIP-Messprogramm, falls von diesem gestartet. ^Z Return to main menu -Rueckkehr zum Hauptmenue. ^D Standard display -Wechsel zur Standard-Spektrendarstellung mit Vermessungsmoeglichkeit. Dort gibt es ein eigenes Help, das mit ^H abgerufen werden kann. Specials: --------- ^T Zero spectrum -Loeschen des IIP-Spektrums, ^T Not available in this context jedoch nur wenn IAP durch IIP gestartet wurde und die Messung nur ein "Testrun" ist. Functions: ---------- ^H Help -Auflisten der moeglichen Kommandos. ^N Normalize all parameters -Einstellen eines Standard-Display-Parametersatzes. ^B Backup parameter set; restore with ^L -Retten des aktuellen Display-Parametersatzes. ^L Load parameter set; saved by ^B -Laden des zuvor geretteten Display-Parametersatzes. ^I Short results on terminal -schreibt das WQ-Ergebnis in das Spektrum auf dem Bildschirm. ^F Full results on terminal -Protokolliert ausfuehrlich die WQ-Rechnung auf eigener Seite auf dem Bildschirm. ^P Print screen -druckt den Bildschirminhalt, also Spektrum oder WQ-Ergebnis. ^R Refresh display with fit to markers -neuer Bildaufbau, so dass alle Marker sichbar sind. SP Refresh display -neuer Bildaufbau fuer Spektrum, bzw. neue WQ-Rechnung nach ^F. Display commands: ----------------- R Shift right -schiebt das Spektrum um 20% nach rechts. L Shift left -schiebt das Spektrum um 20% nach links. E Expand X -Dehnen der X-Achse um den Faktor 2. C Compress X -Stauchen der X-Achse um den Faktor 2. U Up Y -Dehnen der Y-Achse um den Faktor 2. D Down Y -Stauchen der Y-Achse um den Faktor 2. N Normalize Y -Normieren des Y-Massstabes auf den maximalen Y Wert. F Full spectrum -Darstellung des ganzen Spektrums. I Input -numerische Eingabe der Markerpositionen. Display modes: -------------- V Vectors -Darstellung durch Vektoren. P Points -Darstellung durch Punkte. S Statistical errors -Fehlerbalken-Darstellung H Histogram -Histogramm-Darstellung X LIN/LOG mode -Lineare/logarithmische Darstellung in Y B Base line on/off -Ein- und Ausblenden der Nulllinie. Y Y-offset on/off (LIN mode only) -Bei jeder Y-Normierung (N) wird aus den auftretenden Kanalinhalten ein passender Y-offset berechnet, dessen Beruecksichtigung bei der Darstellung durch die Eingabe von Y gesteuert wird. Nur fuer lineare Darstellung. Marker commands: ---------------- M1...M8 Select marker 1...8 -Die Markerpositionierungseingaben wirken nur auf den gerade aktiven Marker. Mit diesem Kommando wird einer der acht Marker (von links gezaehlt) zum aktiven Marker erklaert. Achtung, mehrere Marker koennen an der glei- chen Position uebereinanderliegen. M< Select next marker left -Marker links vom aktiven Marker wird zum neuen aktiven Marker. M> Select next marker right -Marker rechts vom aktiven Marker wird zum neuen aktiven Marker. MM Same as M> -Wie M> Shift current marker left Shift current marker fast left -Linksschieben des aktiven Markers, maximal bis zum linken Nachbarn. Shift current marker right Shift current marker fast right -Rechtsschieben des aktiven Markers, maximal bis zum rechten Nachbarn. < Shift current marker fast left > Shift current marker fast right -Falls die verwendete Terminalemulation Probleme mit den Cursor-Tasten hat, koennen diese beiden Kommandos helfen. Bei aus- reichendem Spreizen des Spektrums koennen einzelne Kanaele erreicht werden. MS Save current marker positions to spectrum -Die aktuellen Markerpositionen werden im Header des Spektrums abgespeichert und stehen bei einem erneuten Laden des Spektrums durch IAP wieder zu Verfuegung. T Flags on/off -Ein- und Ausblenden der Markerbeschriftung Alle Kommandos koennen waehrend des laufenden Bildaufbaus gegeben werden. Dieser wird dadurch unterbrochen und das neue Kommando aus- gefuehrt. Menue-Eingaben -------------- Exit IAP Verlassen des Programmes. Show Header Mit diesem Aufruf wird der Header des IIC-Spektrums ausgegeben, so wie dies auch vom IIC-Messprogramm gewohnt ist: Name des Experimentes; Name des Programmes; Name des Spektrums. Titelzeile Startzeit und -datum; Stopzeit und -datum. Laenge des Spektrums. Restzeit des Timers fuer die Messzeitvorgabe (Timer). Die Zeit in Sekunden, waehrend der das Experiment gestartet war (Realtime). Diese Zeit wird aus dem Sekundentakt der Taktkarte ab- geleitet (s.o.). Bei Stop durch Messzeitvorwahl ist sie exakt, bei manuellem Stop kann sie bis zu 0.1s zu klein sein. Anzahl der ueber den IIP-Zaehler verarbeiteten Daten (IIP counter data). Anzahl der Totzeitverluste im IIP-Zaehler (Deadtime losses). Integration des schnellen Strahls (Fast beam integration). Integration des langsamen Strahls (Slow beam integration). Integration des Produktes von schnellem und langsamem Strahl (Fast * slow beam integration). Anzahl der Faelle, in denen das Triplett: Sekundentakt, schneller Strahl, langsamer Strahl nicht in Ordnung war (Data sequence errors). Anzahl der Daten, die auf Grund ihrer Datenkennung ausgesondert wurden, weil sie mit dem Experiment in keinem Zusammenhang stehen (Rejected data). Entweder wurde beim Start die Datenkennung falsch angegeben, oder es ist eine zusaetzliche Datenquelle unbeabsichtigt mitgelaufen. Anzahl der Faelle, in denen die Bearbeitung der Daten nicht schritt- halten konnte und Datenverluste auftraten (Fifo overflows). Anzahl der Daten, die durch Hardwarefehler oder -stoerungen ver- stuemmelt uebertragen wurden (Data errors). naechste Seite: Es werden die Parameter fuer schnellen und langsamen Strahl ausgegeben: Beschleunigungsspannungen (Acc. voltage [kV]). Ionenmassen (Ion mass [amu]). Ionenladungen (Ion charge [e]). Messbereiche fuer die Ionenstroeme (Range of current). Tastverhaeltnisse der Ionenstroeme (Duty cycle beam). Analyse spectrum Start der Wirkungsquerschnittsberechnung Load spectrum Laden eines neuen IIP-Spektrums zur Auswertung. Die Angabe des Dateinamens muss im File-Format des Host-Rechners erfolgen, z.B. ~/ex_home/ex_data/test.spe fuer einen Unix-Host. Tilde (~) und $HOME werden als Home-Directory des zugehoerigen Accounts verstanden. Convert spectrum to ASCII Das Spektrum wird mit oder ohne Header und mit oder ohne Kanalnummern in ASCII Form auf einen File geschrieben. Execute shell command Ausfuehrung von Shell-Kommandos. Unter VxWorks (VME-Systeme) steht nur eine kleine Auswahl von Kommandos zur Verfuegung. Set configuration Unter diesem Menuepunkt erfolgen alle notwendigen Anpassungen des Programmes. Beim ersten Start wird dieser Menuepunkt stets automatisch aufgerufen. Spaeter sollte er nur noch bei Konfigurations-Aenderungen benutzt werden. Er enthaelt ein Untermenue: OK -zurueck zum Hauptmenue Terminals and printers -Terminal-/Drucker-/File-Auswahl und Anpassungen. Startup mode -Einstellmoeglichkeit zur Umgehung des Hauptmenues bei Start durch IIC. Message mode -Moeglichkeit zur Einstellung von mehr oder weniger ausfuehrlichen Meldungen und deren Mindestverweilzeit auf dem Bildschirm. Sollte keines der Terminals oder der Drucker passend sein, so kann eines der vorhandenen Geraete angepasst werden. Dazu wird es zuerst selektiert und dann neu definiert. Printer-Definition fuer einen normalen Netzwerkdrucker Comment: LaserJet in 202 (hplaser) Command: lpr -Phplaser iap.tmp; rm iap.tmp File : iap.tmp Select language (PS) Select device type (Printer) Printer-Definition fuer einen lokal am VME-Rechner angeschlossenen Drucker Comment: Printer at MVME1xx Port 2 Command: File : /tyCo/1 Select language (HPGL) Select device type (File) Printer-Definition fuer einen an einem PC angeschlossenen Drucker Comment: Printer at Command: ex_home/ex_prog/PC-print iap.tmp File : iap.tmp Select language (PS) Select device type (Printer) Printer-Definition fuer die Erzeugung von Files ohne zu drucken. Um nicht jedesmal einen neuen File-Namen definieren zu muessen, koennen diese in gewissen Grenzen automatisch generiert werden. Dazu koennen bei der Druckerdefinition im File-Namen folgende Sonderzeichen verwendet werden: * wird ersetzt durch den Namen des IIP-Spektrums $ wird ersetzt durch den "Graphic Mode" (z.B. HPGL) # wird ersetzt durch eine fortlaufende Nummer (Consecutive print number), die bei der Auswahl eines Printers neu gesetzt werden kann. Comment: ASCII files with unique names Command: File : *.$.# Select language (ASCII) Select device type (FILE) Help Kopiert diesen Help-file auf den Bildschirm.