Anleitung zum Ion-Beam-Profile-Messprogramm IBP ================================================== Ausdrucken dieser Anleitung auf der VAX mit $PRINT EX_HELP:IBPHLP.TXT, wenn Sie auf Ihrem Experiment-Account eingelogged sind. Fuer das Ion-Ion-Experiment existieren folgende Datenerfassungsprogramme: IBP Ion-Beam-Profile (IIF Ion-Ion Formfactor; ersetzt durch IBP!) 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) Die Hard- und Software Voraussetzungen sind: PDP11/23+ mit 512kB DRQ11-CA DMA Interface DRQ11-Routing-Einheit DRV11-J Interface VT240 Terminal RSX11S PDP11 Betriebssystem VAX als DECNET-host-Rechner Das IBP-Messprogramm dient der Strahlprofilmessung und der Positionierung des Strahlanalysieres fuer die IIC-, IIP-, LIC-, und LIP-Experimente. Es ersetzt und erweitert die Funktionen des IIF-Messprogrammes. Mittels eines rechnergesteuerten Schrittmotors koennen die folgenden sechs Optionen eines Ionenstrahl-Analysieres positioniert werden: Faraday Cup Electrostatic Field Section IIC, IIP, LIC, LIP Position Ion Beam Profile 1st Matrix Ion Beam Profile 2nd Matrix Standard Form Factor und mit Hilfe dieser Optionen Strahlprofil-Messungen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler und diagonaler Richtung durchgefuehrt werden. Ferner kann ein zweidimensionaler Scan in horizontaler und vertikaler Richtung er- folgen. Die Bewegung in vertikaler Richtung erfolgt durch einen Schrittmotor und die in horizontaler Richtung durch eine Ablenkspannung. Beide sind rechnerge- steuert. Immer wenn die Position des Analysieres unbekannt ist, d.h. nach dem Start des Programmes oder nach Abbruch einer Messung, wird der Analysierer zunaechst zur Normierung ganz nach unten zum Endschalter gefahren. Da dieser eine Hysterese von ca. 30 Schritten hat, wird nach dem ersten Auftreffen auf den Endschalter 100 Schritte nach oben gesetzt und dann noch einmal auf den End- schalter zurueck gefahren. Es muss jedoch damit gerechnet werden, dass die Reproduzierbarkeit des Nullpunktes nur einige 0.1mm betraegt, und durch eine anschliessende Profilmessung und Aenderung des Nullpunktparameters eine ent- sprechende Korrektur durchgefuehrt werden muss. Die Positionen der sechs Analysierer Optionen werden als Parameter festge- legt und sollten sich in ihrem Abstand zueinander nicht mehr aendern. Zur Korrektur von zu erwartenden Nullpunktverschiebungen enthaelt diese Tabelle noch einen Nullpunktparameter. Beim Anfahren einer Option werden in hori- zontaler Richtung stets die Sweep-Spannungen null fuer schnellen und lang- samen Strahl eingestellt. Die horizontale Zentrierung der Strahlprofile erfolgt manuell an den Netzgeraeten. Die Messungen in vertikaler und horizontaler Richtung erfolgen in gleicher Weise. Ausgehend von der zuvor erfolgten vertikalen Positionierung des Analysierers bzw. dem horizontralen Nullpunkt, denen im Spektrum Kanal 15 zugeordnet ist, wird zunaechst zur Startposition (Kanal 0) zurueckgefahren, wo die erste Messung der beiden Strahlintensitaeten erfolgt. Nach Ablauf der vorgegebenen Messzeit wird um zwei Kanaele vorgesetzt zur naechsten Messung usw., bis Kanal 30 erreicht ist. Sodann wird auf Kanal 31 gefahren und an- schliessend die Fahrtrichtung umgekehrt und an den zuvor ausgelassenen Posi- tionen gemessen. Durch dieses verzahnte Messverfahren kann eine zeitliche Drift der Strahlstroeme erkannt werden. Am Ende wird wieder die dem Kanal 15 entsprechende Ausgangsposition eingenommen. Bei den Matrizen wird zunaechst sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung auf den Kanal 0 positioniert, und dann fuer jede Zeile eine hori- zontale Messung, wie zuvor beschrieben, durchgefuehrt. Nach jeder Zeile wird in vertikaler Richtung um ein Kanal vorgesetzt. Fuer die Messung koennen der Vorschub pro Kanal, die Messzeit pro Kanal sowie eine Verzoegerungszeit angegeben werden. Mit der Verzoegerungszeit koennen Einschwingzeiten der beiden Pico-Amperemeter und Netzgeraete abgewartet werden. Durch das verzahnte Messverfahren machen sich zu kurze Verzoegerungszeiten in systematischen Abweichungen der geraden von den ungeraden Kanaelen im Spektrum bemerkbar. Die Messung des schnellen Strahlstromes Is und des langsamen Strahlstromes Il erfolgt in aehnlicher Weise wie bei dem IIC- bzw. IIP-Experiment. Von der Taktkarte wird ein 0.1s Takt (Realtimetakt) abgegeben, der die Is-, Il- Zaehler ausliest und loescht und durch Uebertragung eines vorrangigen Daten- wortes der Software die Erkennenung eines Is/Il-Paerchens bzw. Sequenzfehlers erlaubt. Die Messung an einer Position startet nach d+1 empfangenen Realtime- takten, mit d als Verzoegerungszeit, und stoppt durch den Takt d+m+1, wenn m die Messzeit ist. Die Messwerte werden in zwei aufeinanderfolgenden Spektren der festen Laenge von 32 Kanaelen bzw. 32*2*32 Matrizen abgelegt. Der schnelle Strahl wird stets in das erste Spektrum eingeordnet. Beim Auslesen und Ruecksetzen der Zaehler durch den Sekundentakt treten Tot- zeiten kleiner 500ns auf. Anordnung der Interface-Karten im DRQ11-Routing-Ueberrahmen ----------------------------------------------------------- Die Anordnung und Verdrahtung der Interfacekarten im Routing-Ueberrahmen ist die gleiche wie bei der IIC- bzw. IIP-Messung. Schrittmotor und Sweep-Spannung ------------------------------- Die Steuerung des Schrittmotors erfolgt ueber eine Schrittmotorsteuerung, die in einem eigenen 19"-Magazin untergebracht ist. Die Verbindung zum Rechner wird durch das Schrittmotorinterface hergestellt, das zusammen mit den beiden Sweep-Interfaces an einer im Messprogramm festgelegten Stelle des DRV11-J Routing-Ueberrahmens steckt. Die Sweep-Interfaces steuern die beiden FUG- Netzgeraete an. ----------------------------------------------------------------------------- | Adress- || Sweep || Sweep || Schrittmotor-| | Dekoder- || Interface || Interface || Interface | DRV11-J Routing- | Karte || schneller || langsamer || | Ueberrahmen | Adr. 0 || Strahl || Strahl || 7pol | ------------------+------------+-------------+------------------------------- | | | /-------\ /-------\ /---------------\ /----------\ | FUG | | FUG | | Schrittmotor- |---| Schritt- | | 12kV | | 6kV | | Steuerung | | motor | \-------/ \-------/ \---------------/ \----------/ Messdaten --------- Die Spektren entsprechen dem Strahlenzentrumsstandard und koennen deshalb mit einer Anzahl vorhandener Programme weiterverarbeitet werden. Das Spektrum ist in 512 byte Records segmentiert, mit dem Header im ersten Record. Der Header enthaelt am Anfang einen standardisierten Teil und anschliessend noch eine Reihe weiterer Daten (z.B. Lifetime-, Realtime-Zaehler usw.), zu denen man ueber den Include-File EX_PROG:IICPRM.FTN Zugang hat. Insbesondere sind die verschiedenen Spektrentypen durch den Parameter SPTYPE zu unterscheiden: SPTYPE='IBPV' vertikaler Scan SPTYPE='IBPH' horizontaler Scan SPTYPE='IBPD' diagonaler Scan SPTYPE='IBPM' Matrix Scan Die Kanaele des Spektrums sind als INTEGER*4 deklariert, d.h. jeder Kanal kann ca. 10**10 Ereignisse aufnehmen. Ein Record enthaelt 128 Kanaele. Der Verschnitt am Ende des Spektrums ist mit Nullen aufgefuellt. Die Spektren werden auf der VAX unter dem zugeordneten Account gespeichert. zB.: Experiment xxxx Account xxxx File Name [dir]spektr.spe oder disk:[dir]spektr.spe Ablage auf EX_DATA:[dir]spektr.spe bzw. disk:[dir]spektr.spe entpricht DATA$xxxx:[dir]spektr.spe Falls die File-Spezifikation keine 'Node::' oder 'Device:' Angabe enthaelt, so wird die Default Device-Angabe 'EX_DATA:' hinzugefuegt (und auch am Bild- schirm angezeigt). 'EX_DATA:' kann durch den Login-File des Experiment- Accounts auf der VAX als "Logical" umdefiniert werden. Der Default fuer 'EX_DATA:' ist in LOGDEF.COM als DATA$xxxx (die Datenplatte) definiert. Das Messprogramm hebt seine aktuellen Parameter in dem File EX_PARAM:IICPAR.DAT auf, um sie bei einem nachfolgenden Start als Default- Werte anbieten zu koennen. Achtung: Die Logicals EX_DATA, EX_PARAM, EX_PROG und EX_HELP sind nur lokal innerhalb eines Experiment-Accounts gueltig. Man muss sich also auf dem richtigen Account einloggen, um sie verwenden zu koennen, z.B. fuer ein $PRINT EX_HELP:IICHLP.TXT . Im Gegensatz dazu sind die Logicals EX$xxxx und DATA$xxxx (xxxx steht fuer Experiment xxxx) global bekannt. Die Auswerteprogramme sollten moeglichst nach dem gleichen Default- Mechanismus arbeiten. Bildschirmanzeigen ------------------ In der obersten Zeile wird an erster Stelle der Name des Programmes darge- stellt. An zweiter Stelle folgt die Statusinformation offline/online/test, die anzeigt ob die Messung gestartet ist oder nicht. Dann folgt der Name des Spektrums und am Ende der Zeile eine detaillierte Statusanzeige in hexadezimaler Form von folgender Bedeutung: STATUS of spectrum (hexadecimal) 0001 Spectrum created on disk 0002 Spectrum saved on disk 0004 Spectrum created in memory 0008 Spectrum loaded in memory 0010 Experiment online 0020 Autonomous stop of experiment 0040 Test run 0100 Experiment failure 0200 Wrong typ of spectrum 0400 Error reading header of spectrum 0800 Error reading spectrum file 1000 Header loaded Die zweite Zeile dient der Ausgabe von Fehlermeldungen (blinkend), sowie Informationen ueber die augenblicklichen Aktivitaeten des Programmes. In der dritten Zeile wird die gerade aktuelle Strahlanalysierer Option angezeigt. 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. Bei Parametereingaben werden im allgemeinen Vorbeleg- ungswerte in Klammer ausgegeben, die mit der RETURN-Taste uebernommen werden koennen. +++ Einstiegsebene EXIT Verlassen des Programmes. START EXPERIMENT Fuehrt zu einer weiteren Dialogebene, in der die Positionierung des Strahl- analysierers erfolgt. SHOW HEADER Zeigt die wichtigsten Daten des Headers, der jedem Spektrum beigefuegt ist: Name des Experimentes. Name des Spektrums. Titelzeile Laenge des Spektrums. Startzeit und -datum. Stopzeit und -datum. Anzahl der verarbeiteten Is/Il-Datenpaerchen (Processed data). Anzahl der Faelle, in denen das Triplett: Sekundentakt, schneller Strahl, langsamer Strahl nicht in Ordnung war und verworfen wurde (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 Daten, die durch Hardwarefehler oder -stoerungen ver- stuemmelt uebertragen wurden (Data errors). Die Darstellung des Headers kann mit der Leertaste wiederholt, und mit der Return-taste beendet werden. Fuer ein nicht existierendes Spektrum (Status new) erfolgt eine gekuerzte Ausgabe. SHOW SPECTRUM IBP enthaelt eine eigene Subroutine zur gleichzeitigen graphischen Darstellung der Messwerte von beiden Strahlen auf dem Bildschirm. Die Ausgabe erfolgt im Tektronix 4010 Modus. Mit ^H (Taste CTRL und Taste H gleichzeitig) koennen Bedienungshinweise fuer SHOSPE abgerufen werden. Fuer die Darstellung der Matrizen wird die Task SHOMAT aufgerufen, die eine "hidden lines" Darstellung erlaubt. SET FILE NAME Eingabe eines Datei- (File) Namens fuer das Spektrum. Dieses kann ein bereits existierendes (Status old) oder ein noch nicht existierendes (Status new) Spektrum sein. Die Angabe muss im VAX File Format erfolgen. Die Eingabe erfolgt getrennt fuer device:[directory] und filename. Die device:[directory] Eingaben werden, falls noetig, ergaenzt: Eingabe Resultat dir EX_DATA:[dir] [dir] EX_DATA:[dir] dev:[dir] dev:[dir] node::[dir] node::[dir] node::dev:[dir] node::dev:[dir] Falls nur die Directory angegeben wird, wird diese ergaenzt durch den logischen Device-Namen 'EX_DATA:' (s.o.). Das Resultat wird in der obersten Bildschirmzeile ausgegeben. DELETE SPECTRUM Ein existierendes Spektrum wird geloescht (im Arbeitsspeicher und auf der VAX), die Daten sind verloren. HELP Kopiert diesen Help-file auf den Bildschirm. +++ Positionierung des Strahlanalysierers RETURN Rueckkehr zur uebergeordneten Dialogebene. POSITIONS OF ANALYSER OPTIONS Definition der Positionen fuer die sechs Analysierer Optionen sowie den Nullpunkt. Der Wert des Nullpunktparameters wird zu den Positionen der Optionen hinzuaddiert. SELECT BEAM ANALYSER OPTION Auswahl einer Analysierer Option. Wenn die aktuelle Analysierer Position bekannt ist, wird die ausgewaehlte Option direkt angefahren, ansonsten wird zuerst der Endschalter am Nullpunkt zur Normierung angefahren. Fuehrt zu einer weiteren Dialogebene, in der eine naehere Spezifikation der Messung erfolgt. +++ Auswahl der Messung RETURN Rueckkehr zur uebergeordneten Dialogebene. ANALYSER ZERO OFFSET ADJUSTMENT Hier kann der vertikale Nullpunkt neu gesetzt werden, falls sich bei einer Messung gezeigt hat, dass das Strahlprofil nicht in der Mitte des Spektrums liegt. Der neue Nullpunkt wird sofort angefahren. Der horizontale Nullpunkt kann nur manuell an den Netzgeraeten eingestellt werden. BEAM PROFILES Es sind vertikale, horizontale und diagonale Schnitte durch den Strahl sowie zweidimensionale (vertikal/horizontal) Scans moeglich. Fuehrt zu einer weiteren Dialogebene, in der eine naehere Spezifikation des Starts erfolgt. +++ Startebene RETURN Rueckkehr zur uebergeordneten Dialogebene. CREATE NEW SPEKTRUM Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new). Der Spektrenfile wird auf der VAX in dem zugeordneten Account allokiert (s.o.), ist zunaechst jedoch noch leer. Fuer ein bereits existier- endes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status old). CONTINUE OLD SPECTRUM Start der Messung, falls sie mit einem bereits existierenden Spektrum (Status old) fortgesetzt werden soll. Das Spektrum wird von der VAX zur PDP11 geladen, falls es noch nicht da ist. Fuer ein noch nicht existierendes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status new). TEST RUN Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new), ohne jedoch auf der VAX einen File zu allokieren. Beim Stop der Messung werden die Daten nicht zur VAX gerettet, im Speicher bleiben sie aber erhalten und werden erst bei einem erneuten Start geloescht. Waehrend der Messung koennen die Daten mit 'SAVE SPECTRUM' zur VAX gerettet werden, beim ersten mal jedoch nur mit 'NEW VERSION', da das Spektrum noch nicht existiert. Die Messdaten koennen waehrend des TEST RUNs im Speicher (nicht auf der Platte) geloescht werden mittels einer Funktion im Display-Programm (SHOW SPECTRUM). PRINT DATA Druckt in hexadezimaler Form die Daten, so wie sie vom Experiment uebertragen werden, direkt auf dem Bildschirm aus. Die ersten vier Tetraden stellen die Datenkennung dar und die letzten vier das Datenwort: KKKK DDDD. Diese Funktion dient Diagnosezwecken (zB. Ermittelung der Datenkennung), ein Spektrum wird nicht akkumuliert. In der Datenkennung ist immer das erste bit gesetzt. Seine Angabe ist beim Start jedoch nicht notwendig. +++ Start-Parameter Eingabe Die Werte in ( ) sind Vorbelegungen und koennen mit RETURN uebernommen werden. Title Zur Beschreibung der Messung kann eine Titelzeile eingegeben werden. Feed per channel Je nach Typ der Messung werden Angaben fuer den Vorschub pro Kanal in ver- tikaler oder horizontaler Richtung angefordert. Die vertikalen Angaben er- folgen in Schrittmotor-Schritten (.006826mm) und die horizontalen in Sweep- Spannungsschritten (fast: 113.15mV, slow: 59,118mV; abhaengig von den Netz- geraeten!) Time per channel Messzeit fuer jeden Kanal in 0.1s Einheiten. Rise time wait Wartezeit fuer jeden Kanal in 0.1s Einheiten, um Einschwingzeiten von Pico- Amperemeter und Netzgeraeten abzuwarten. ID of TAKT interface Die Software unterscheidet die eingegebenen Daten durch eine Datenkennung (ID). Diese ist durch den Steckplatz im Routing-Ueberrahmen festgelegt. Im vor- liegenden Fall ist die Eingabe der ID fuer das TAKT-Interface ausreichend, da die Reihenfolge aller Interfaces festgelegt ist (s.o.). Achtung: Die Parameter Feed, Time und Wait werden fuer jede Analysierer Option separat gespeichert und muessen deshalb fuer jede Option auch eigens eingegeben werden. +++ Funktionen bei laufendem Experiment STOP EXPERIMENT Die Messung wird gestoppt und das Spektrum zur VAX uebertragen (nicht im 'TEST RUN' Modus). Sollte hier bei die Fehlermeldung 'VAX not reachable' auftreten, so ist die VAX entweder abgeschaltet oder ueberlastet. Der Stop kann dann beliebig wiederholt werden. SAVE SPECTRUM Waehrend der laufenden Messung kann das Spektrum zur VAX gerettet werden. Dabei ist es moeglich das dort bereits existierende Spektrum zu ueberschreiben (Update) oder unter gleichem Namen eine neue Version anzulegen (New version). Da die Uebertragung des Spektrums zur VAX eine gewisse Zeit benoetigt, wird die Messung fuer diese Zeit angehalten, um fuer alle Bereiche des geretteten Spektrums den gleichen zeitlichen Stand zu garantieren. Ferner kann ein periodischer Update gestartet werden, der in Abstaenden von einer Stunde das Spektrum rettet und den Vorgang auf dem Bildschirm proto- kolliert. Die Messung wird dabei nicht angehalten. Waehrend des periodischen Updates ist das Terminal fuer Eingaben gesperrt. Er kann mit ^H (controle H) abgebrochen werden. SHOW HEADER Siehe oben. SHOW SPECTRUM Siehe oben. RUN PROGRAM Diese Funktion dient dazu bei laufender Messung ein weiteres Programm zu starten, zB.: RUN RVT Login zur VAX. Falls die PDP nicht genuegend Speicher zur Verfuegung hat, oder die VAX sich nicht meldet, oder das Programm sich nicht zurueckmeldet oder das Terminal nicht allokiert, erfolgt nach 20s ein Abbruch mit Fehlermeldung und Rueckkehr zum Messprogramm. Nach Verlassen des Programms wird in das Messprogramm zurueckgekehrt. Wurde das Programm (z.B. ANALYS) mit SUSPEND beendet, d.h. es wurde gestoppt, verblieb aber im Speicher, so wird es vom Messprogramm beim naechsten RUN PROGRAM, ohne den Namen anzufordern, mit RESUME wieder aktiviert. Dies geht erheblich schneller als ein neuer Start. Wird das Messprogramm beendet, so wird ein eventuell suspendiertes Subprogramm mit ABORT abgebrochen. Die aktuellen Parameter des Subprogrammes gehen dabei verloren. Am besten einfach alles ausprobieren. Unverstaendliche Zusammen- haenge bitte notieren, ebenso unklare Fehlermeldungen sowie falsche Reaktionen des Programmes. 29.08.1994 K. Huber