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# Anleitung zum Messprogramm ESA22m #

(Messung von ESA22 Position-Computer-Ortsmatrizen)


     27.Jul.2004 K. Huber, Strahlenzentrum Univ. Gießen
     Version 03.Feb.2009



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1 Über diese Anleitung

Diese Anleitung zum ESA22m-Messprogramm steht in verschiedenen Formaten zur Verfügung. Die entsprechenden Files finden Sie auf dem Servix unter /usr/exp/ex_help oder auf Ihrem Experiment-Account unter $HOME/ex_home/ex_help:

esa22m.txt Text-Format, kann z.B. mit a2ps in handlichem Format gedruckt werden. Es fehlen jedoch Bilder und Grafiken.
esa22m.dvi DVI-Format, kann z.B. mit dvips auf einem Postscript-Drucker gedruckt werden oder mit xdvi auf einem X-Windows Bildschirm dargestellt werden.
esa22m.html HTML-Format, kann mit jedem HTML-Browser (z.B. netscape) gelesen werden.
esa22m.info INFO-Format, kann mit dem GNU-Info-Browser (info -f esa22m.info) und GNU-emacs gelesen werden. Es fehlen jedoch Bilder und Grafiken.
esa22m.pdf PDF-Format, mit dem Acrobat-Reader zu lesen.


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2 Funktion von ESA22m


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2.1 Überblick

Für das ESA22-Elektronen-Spektrometer existieren folgende Datenerfassungs- und Auswerteprogramme:

ESA22m Messung einer Position-Computer-Matrix
ESA22s Messung von Energie-Scans mit Channelplate
ESA22xs Messung von Energie-Scans mit Channeltrons
ESA22t Messung eines Koinzidenz-Zeit-Spektrums
ESA22c Messung von Koinzidenz-List-Mode Daten
ESA22f Messung von Formfaktor-Spektren
ESA22a Auswertung von ESA22c List-Mode Daten


Das ESA22m Programm ist ein modifiziertes PCM-Programm. Es dient der Aufnahme einer 'Position Computer Matrix' unter Verwendung eines '2401 Position Computers' der Surface Science Laboratories INC mit zusätzlicher Steuerung der Spannungsversorgung des ESA22-Elektronen-Spektrometers. Die Versorgungsspannungen für das Elektronenspektrometer werden durch ein Iseg HV-Modul bereit gestellt, das über einen CAN-Bus-Controler im Control-Routing programmierbar ist.

Die Hard- und Software Voraussetzungen sind:

Die maximale Datenrate ist abhängig von der verwendeten CPU:

MVME162 ?kHz
MVME172 ?kHz


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2.2 Ablauf der Messung


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2.2.1 Steuerung und Datenerfassung

Zu Beginn der Messung erfolgt durch ESA22m eine Anfangsnormierung über die Interfaces im Control-Routing:


Abb 1. ESA22 Steuerung und Datenerfassung
abbesa2.png


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2.2.2 Messung der Ortsinformation

Die Elektronen werden ortsempfindlich mit einem Channelplate und einem nachfolgenden SSL-2401 Position Computer verarbeitet. Dieser liefert je 8 Positions-Bits für X und Y an das PCI-Interface, das ein Datenwort (2*8 Bits) bis zur Übertragung an den Rechner zwischenspeichert.

Werden innerhalb der Totzeit des PCI-Interfaces (im Mittel ca. 4us) vom Position Computer weitere Daten angeliefert, so werden diese verworfen, und über den BNC-Ausgang 'Pile-up out' der PCIx-Karte ein Zählimpuls (TTL) abgegeben, der dem Totzeitverlustzähler zugeführt wird. Die Übergänge des PCI-Interfaces in den Zustand 'Busy' und umgekehrt sind mit ca. 10ns unscharf. Dies führt dazu, dass ein Ereignis, das in diese Übergangszeit fällt, sowohl zum Rechner als auch zum Pile-up-Zähler oder zu keinem von beiden übertragen werden kann. Beim Übergang in den Zustand 'Busy' gibt es jedoch solche Ereignisse nicht, da dann auch der Position Computer busy ist. Das Zählen der Pile-ups ist deshalb etwa mit dem folgenden Fehler behaftet:

     F= 10ns * N * R
       N= Anzahl der verarbeiteten Ereignisse
       R= Rate der eintreffenden Ereignisse
     
     Für die maximal zu verarbeitende Rate (100kHz) ergibt sich daraus:
     F/N= 10ns * 100kHz = 0.1%

Der Zähler benötigt einen Auslese- und Clear-Impuls (TTL, ca. 10Hz, ca. 100ns) zum periodischen Auslesen und Rücksetzen. Da der Zähler während des Reset-Signals für ankommende Impulse gesperrt ist, erfolgt die Totzeitverlust-Zählung in der Größenordnung 100ns * 10Hz = 1.E-6 zu klein.

Der Position Computer Typ SSL-2502a ist wegen seines internen FIFO-Zwischenspeichers nicht geeignet für eine ESA22c-Messung da dadurch die Korrelation zu den Laufzeitdaten verloren geht!


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2.2.3 ESA-Karte (Projekt!)

Es ist geplant, über die ESA-Karte die Mode-Einstellung des XYT-Interfaces programmierbar zu machen. Zur Zeit muss der XYT-Mode manuell per Schalter auf dem XYT-Interface eingestellt werden.


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2.2.4 Synch-Karte

Die Zähler und das zugehörige Synchron-Signal werden periodisch mit einem 100ms Takt ausgelesen (Read-Signal) und anschließend gelöscht (Reset-Signal). Das Synchronsignal trennt die einzelnen Zähler-Datensätze und muss deshalb als erstes übertragen werden. Damit dies gewährleistet ist, wird es vom Data-Routing im Vorrangmodus behandelt.

Die Takte zum Auslesen und Löschen der Zähler im Data-Routing werden auf der Synch-Karte erzeugt. Aus dem 10MHz Quarztakt des Routing-Systems wird ein Mastertakt (10Hz) untersetzt aus dem die weiteren Takte abgeleitet werden:


             ________________________________
     _______|                                |____ Mastertakt
             ___________
     _______| ca. 200ns |_________________________ Read-Takt
                         ___________
     ___________________| ca. 200ns |_____________ Reset-Takt

Zur Erzeugung definierter Startbedingungen werden bei gestoppter Datenübertragung (durch Hardware oder Software) die Zähler sowie der Mastertakt auf Null gesetzt und gesperrt. Nach einem Start erscheint der erste Mastertakt am Ende der ersten abgelaufenen 1/10 Sekunde.

Da eine Read/Reset-Verteilerkarte eingesetzt wird, wird nur das Read-Signal als Mastertakt für die Verteilerkarte benötigt. Diese erzeugt daraus auf die gleiche Weise Read und Reset.


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2.3 ESA22m Geräteeinstellungen

Zur Zeit muss die Einstellung des benötigten xy-Modes noch manuell mittels Schalter auf dem XYT-Interface erfolgen!


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2.4 ESA22m Control-Routing Belegung

Der Control-Routing-Überrahmen wird vom ESA22m-Programm gemeinsam mit den anderen ESA22-Programmen genutzt. Das ESA22m-Programm benötigt lediglich den CAN-Bus-Controler und die ESA-Karte.

Die Belegung des Control-Routing durch die Interface-Karten ist frei wählbar, da die Messprogramme entsprechend konfiguriert werden können. Zur Zeit (03.Jan.2009) ist folgende Anordnung der Interface-Karten aktuell (von links):

Adr. Karte Kommentar
Adress-Decoder für die folgenden 7 Karten
0x00-01 CAN-Controler nutzt 2 Adressen
0x02 Step Nr. Ausgabe Schrittnummer-Ausgabe
0x03 Messzeit-Ausgabe
0x04 Pausenzeit-Ausgabe
0x05 Interrupt Eingabe
0x06 Zeittakt-Ausgabe
0x07 Messber.-Eingabe

Gate-Buffer nutzt nur 5V des Routing
Read/Reset-Buffer nutzt nur 5V des Routing

Adress-Decoder für die folgenden 3 Karten
0x60-65 SM1-Karte Schrittmotor-Interface
0x60-65 SM2-Karte Schrittmotor-Interface
0x66 ESA-Karte Projekt!

Messbereich-Buffer nutzt nur 5V des Routing


        CONTROL-ROUTING
     |====================|
     |Messbereich-Buffer  |
     |                  In|<---------- Ionenstrom-Konverter
     |             4 * Out|----+-----> Elektronenstrom-Konverter
     |====================|    |
     |====================|    |
     |ESA-Karte   xyt-Mode|----|-----> xyt-Kontrolle (Data-Routing) (Projekt!)
     |--------------------|    |
     |SM2-Karte           |    |
     |--------------------|    |
     |SM1-Karte    40 pol.|----|-----> Schrittmotorsteuerung
     |--------------------|    |
     |   Adress-Decoder   |    |
     |====================|    |
     |====================|    |
     |Read/Reset-Buffer   |    |
     |       4 * Reset Out|----|-----> Reset (Data-Routing)
     |        4 * Read Out|----|-----> Read (Data-Routing)
     |                  In|<---|------ Synch.-Karte Read (Data-Routing)
     |====================|    |
     |Gate-Buffer         |    |
     |             8 * Out|----|-----> Gate (Data-Routing)
     |                  In|<---|-.
     |====================|    | |
     |====================|    | |
     |Messber.-Eingabe    |    | |
     |             Ser. In|<---' |
     |--------------------|      |
     |Zeittakt-Ausgabe    |      |
     |                 Out|------|---> Zeittakt-Zähler, Count (Data Routing)
     |--------------------|      |
     |Interrupt Eingabe   |      |
     |               Start|<---. |
     |--------------------|    | |
     |Pausenzeit-Ausgabe  |    | |
     |          !Intervall|--. | |
     |           Intervall|  | | |
     |--------------------|  | | |
     |Messzeit-Ausgabe    |  | | |
     |          Ext. Start|<-' | |
     |          !Intervall|----' |
     |           Intervall|------'--> Schrittnummer-Interface, Read (Data Routing)
     |--------------------|
     |Step Nr.-Ausgabe    |
     |             20 pol.|---------> Schrittnummer-Interface, 20 pol. (Data Routing)
     |--------------------|
     |CAN-Controler       |
     |              9-pol.|---------> Iseg-HV
     |--------------------|
     |   Adress-Decoder   |
     |====================|


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2.5 ESA22m Data-Routing Belegung

Der Data-Routing-Überrahmen wird vom ESA22m-Programm gemeinsam mit den anderen ESA22-Programmen genutzt. Das ESA22m-Programm benötigt lediglich das PCI-Interface.

Die Belegung des Data-Routing durch die Interface-Karten ist frei wählbar, da die Messprogramme entsprechend konfiguriert werden können. Zur Zeit (03.Jan.2009) ist folgende Anordnung der Interface-Karten aktuell (von links):

ID Karte Funktion
IFS(1)-Karte Modus: RUN, FREI
0x00 Step Nr.-Karte Matrixnummer-Eingabe

IFS(1)-Karte Modus: RUN, FREI
0x02 U/D-Zähler Elektronenstrom-Eingabe

IFS(1)-Karte Modus: RUN, FREI
0x04 U/D-Zähler Ionenstrom-Eingabe

IFS(1)-Karte Modus: RUN, FREI
0x06 U/D-Zähler Messzeit-Eingabe

IFS(1)-Karte Modus: RUN, FREI
0x08 U/D-Zähler Position Computer Totzeitverluste

0x2b IFS1-Karte Modus: LFT, FREI; Steckbr. LFT: Busy+Gate;
0x0a Synch.-Karte Zähler Synchr. Signal; auf Vorrang verdrahtet;
ADC/TPC-busy mit 50 Ohm abschließen
(wiederverwertete IIC-Taktkarte)

0x2d IFS1-Karte Modus: LFT, FREI; Steckbr. LFT: Busy+Gate
0x1c XYT-Karte x-y-t-Kontrolle; xyt-Mode manuell einstellen!
0x0c PCI-Karte Position Computer Interface (xy-Daten)
PCIx-Karte PCI-Erweiterungskarte; Pileup-Ausgabe
0x2c ADC-Karte ADC Interface (t-Daten)


      DATA - ROUTING
     |===============|
     |ADC Interface  |
     |        37-pol.|<------- Silena ADC (NIM-Crate)
     |---------------|
     |PCIx-Extender  |
     |         Pileup|--.
     |---------------|  |
     |PCI Interface  |  |
     |        50-pol.|<-|----- Position Computer Daten
     |---------------|  |
     |XYT Interface  |  |
     |       TPC Gate|--|----> TPC Gate (NIM-Crate);
     |      Stop Gate|<-|----- Delay and Gate (NIM-Crate);
     |       Busy TPC|<-|----- TPC Busy (NIM-Crate);
     |  Busy Pos Comp|<-|----- Position Computer Busy;
     |---------------|  |
     |IFS1     Gate Q|<-|----- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |===============|  |
     |Synch. Karte   |  |
     |           READ|--|----> Read/Reset-Buffer  (Control-Routing)
     |   ADC/TPC busy|<-|----- mit 50 Ohm abschließen
     |---------------|  |
     |IFS1     Gate Q|<-|----- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |===============|  |
     |U/D-ZLR    GATE|<-|----- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |          RESET|<-|----- Reset-Buffer (Control-Routing)
     |           READ|<-|----- Read-Buffer  (Control-Routing)
     |          COUNT|<-'
     |---------------|
     |IFS(1)         |
     |===============|
     |U/D-ZLR    GATE|<------- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |          RESET|<------- Reset-Buffer (Control-Routing)
     |           READ|<------- Read-Buffer  (Control-Routing)
     |          COUNT|<------- Zeittakt-Interface (Control-Routing)
     |---------------|
     |IFS(1)         |
     |===============|
     |U/D-ZLR    GATE|<------- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |          RESET|<------- Reset-Buffer (Control-Routing)
     |           READ|<------- Read-Buffer  (Control-Routing)
     |          COUNT|<------- Ionenstrom-VFC
     |---------------|
     |IFS(1)         |
     |===============|
     |U/D-ZLR    GATE|<------- Gate-Buffer  (Control-Routing)
     |          RESET|<------- Reset-Buffer (Control-Routing)
     |           READ|<------- Read-Buffer  (Control-Routing)
     |          COUNT|<------- Elektronenstrom-VFC
     |---------------|
     |IFS(1)         |
     |===============|
     |Step Nr.   READ|<------- Messzeit-Timer, Intervall (Control-Routing)
     |        20-pol.|<------- Schrittnummer (Control-Routing)
     |---------------|
     |IFS(1)         |
     |===============|


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2.6 Messdatenformat

Struktur der ESA22m-Daten-Files
Die ESA22m-Messdaten-Files entsprechen dem Strahlenzentrumsstandard und können deshalb mit einer Anzahl vorhandener Programme weiterverarbeitet werden. Sie beginnen mit einem Header von 512 Bytes Länge, der am Anfang einen standardisierten Teil enthält und anschließend noch eine Reihe weiterer Daten (z.B. Lifetime-, Realtime-Zähler usw.), zu denen man über die Include-Files ~/ex_home/ex_src/.../esa22m.conf und esa22m.h Zugang hat.

Das Format der Matrix ist auf 256 * 256 = 65536 Kanäle festgelegt. Die Kanäle sind als INTEGER*4 (BYTES = 4) deklariert, d.h. jeder Kanal kann ca. 4*10^9 Ereignisse aufnehmen.

     ---
      |
      | Header, 512 Bytes
      |
     ---
      |
      | Matrix, (256 * 256 Kanäle * 4) Bytes
      |
     ---

Struktur der Header Daten:

     #define lIDHDR 8
     #define lHDLEN 1
     #define lEXPMNT 6
     #define lIDPRG 8
     #define lSTDAT 9
     #define lSTTIM 8
     #define lSPDAT 9
     #define lSPTIM 8
     #define lSPENAM 8
     #define lSPTYPE 4
     #define lROWS 6
     #define lCOLS 6
     #define lBYTES 1
     #define lHDFREE 4
     #define lRESRV 38
     #define lLTXT 4
     #define lTEXT 80
     Plattformabhängige Definitionen:
     UINT1: 1 Byte  "unsigned int"
     UINT2: 2 Bytes "unsigned int"
     UINT4: 4 Bytes "unsigned int"
     REAL4: 4 Bytes "float"
     REAL8: 8 Bytes "float"
     
     typedef union {
         struct {
             struct {
                 char idhdr[lIDHDR];   /* Identification of header: "STRZ-VXW" */
                 char hdlen[lHDLEN];   /* Length of header: "1" */
                 char expmnt[lEXPMNT]; /* Experiment */
                 char idprg[lIDPRG];   /* ID of generating Program: "ESA22m" */
                 char stdat[lSTDAT];   /* Date of start */
                 char sttim[lSTTIM];   /* Time of start */
                 char spdat[lSPDAT];   /* Date of stop */
                 char sptim[lSPTIM];   /* Time of stop */
                 char spenam[lSPENAM]; /* Name of spectrum */
                 char sptype[lSPTYPE]; /* Type of spectrum: "MCA2" */
                 char rows[lROWS];     /* Number of rows: "   256" */
                 char cols[lCOLS];     /* Channels/row: "   256" */
                 char bytes[lBYTES];   /* Bytes/channel: "4" */
                 char hdfree[lHDFREE]; /* First free byte in header (0,...) */
                 char resrv[lRESRV];   /* Reserved */
                 char ltxt[lLTXT];     /* Length of text: "80" */
                 char text[lTEXT];     /* Text */
             } stddat;   /* Standard data of header */
             struct {
                 UINT2 status;        /* Status of spectrum */
                 UINT2 xlen;          /* Length of X axis */
                 UINT2 ylen;          /* Length of Y axis */
                 UINT4 rltcnt;        /* Realtime */
                 UINT4 lftcnt;        /* Lifetime */
                 UINT4 datcnt;        /* Processed data */
                 UINT4 pilcnt;        /* Pile up losses */
                 UINT4 rejcnt;        /* Rejected data */
                 UINT4 fulcnt;        /* Fifo full counter */
                 UINT4 errcnt;        /* Data error counter */
                 UINT2 hdatid;        /* Data identification */
                 UINT2 hpilid;        /* Identification of pilup losses */
                 UINT4 runtim;        /* Realtime to run experiment [s] */
             } spcdat;   /* Special ESA22m data of header */
         } hdata;        /* Header data */
         struct {
             char h512[512];         /* Fill 512 bytes block */
         } htotal;        /* Total header */
     } HEADER;


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3 Bedienung von ESA22m

Das Programm ist weitgehend selbsterklärend. Die notwendigen Eingaben werden in Dialogform angefordert. Der Dialog ist in einer Hierarchiestruktur aufgebaut, wobei mittels Menülisten von einer Dialogebene in die andere gewechselt werden kann. Für Parametereingaben existieren im Allgemeinen Vorbelegungswerte, die editiert werden können.

--- ESA22m Top-Menü ---

--- ESA22m Start-Menü ---

--- ESA22m Parameter-Eingabe ---

--- ESA22m Funktionen bei laufendem Experiment ---

--- ESA22m Konfigurations-Menü ---


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3.1 ESA22m Top-Menü


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3.1.1 Exit ESA22m

Verlassen des Programmes.


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3.1.2 Start experiment

Führt zum ESA22m Start-Menü. (See ESA22m Start-Menü.)


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3.1.3 Show header

Zeigt die wichtigsten Daten des Headers, der jedem Spektrum beigefügt ist:

Die Darstellung des Headers kann mit der Leertaste wiederholt und mit der Return-Taste beendet werden. Für ein nicht existierendes Spektrum (Status new) erfolgt eine gekürzte Ausgabe.


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3.1.4 Analyse spectrum

Startet als Subtask ein Auswerteprogramm zur graphischen Darstellung und Auswertung des aktuellen Spektrums. Eine gestartete Messung läuft während der Auswertung weiter. Nach Verlassen des Auswerteprogramms wird in das Messprogramm zurückgekehrt. Üblicherweise kann das Startup-Verhalten der Auswerteprogramme konfiguriert werden (^Z -> Set configuration -> Startup mode).

ESA22m verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.


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3.1.5 Delete spectrum

Ein existierendes Spektrum wird gelöscht (im Arbeitsspeicher und auf dem Host-Rechner), die Daten sind verloren.


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3.1.6 Convert spectrum to ASCII

Das Spektrum wird mit oder ohne Header und mit oder ohne Kanalnummern in ASCII Form auf einen File geschrieben.


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3.1.7 Edit header of spectrum

Falls die Eingabe der Header-Daten fehlerhaft war, besteht hier die Möglichkeit zur Korrektur. Jedoch nur für die experimentbeschreibenden und nicht für die messungsrelevanten (z.B. Spektrumslänge) Header-Daten.


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3.1.8 Execute shell command

Einige der VxWorks-Shell-Kommandos (cd, ls, pwd, whoami) können ausgeführt werden.


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3.1.9 Set configuration

Führt zum ESA22m Konfigurations-Menü. (See ESA22m Konfigurations-Menü.)


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3.1.10 Help

Bringt diese Anleitung über das menüorientierte GNU-INFO-Programm auf den Bildschirm. INFO läuft dabei auf einem Server (z.Z. Servix).


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3.2 ESA22m Start-Menü


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3.2.1 Return

Rückkehr zum Top-Menü.


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3.2.2 Create new spectrum

Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new). Das Spektrum wird auf der Platte des Host-Rechners angelegt, ist zunächst jedoch noch leer. Für ein bereits existierendes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status old).

Für den Start einer Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)


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3.2.3 Continue old spectrum

Start der Messung, falls sie mit einem bereits existierenden Spektrum (Status old) fortgesetzt werden soll. Das Spektrum wird vom Host-Rechner geladen, falls es noch nicht da ist. Für ein noch nicht existierendes Spektrum erfolgt eine Fehlermeldung (Status new).

Für den Restart der Messung kann nur ein Teil der zugehörigen Parameter geändert werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)


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3.2.4 Test run

Start der Messung, falls noch kein Spektrum des angegebenen Namens existiert (Status new), ohne jedoch auf dem Host-Rechner einen File anzulegen. Beim Stop der Messung wird angefragt, ob die Messdaten noch gerettet werden sollen. Auch während der Messung können die Daten mit 'Save spectrum' zum Host-Rechner gerettet werden.

Die Messdaten können während des TEST RUNs im Speicher (nicht auf der Platte) gelöscht werden mittels einer Funktion im Display-Programm (Analyse spectrum).

Für den Start der Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben werden.
(See Experiment-Parameter-Eingabe.)
(See Funktionen bei laufendem Experiment.)


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3.2.5 Print hardware info

Druckt wahlweise den Hardware-Status oder Status und Daten, so wie sie vom Experiment übertragen werden, direkt auf dem Bildschirm aus. Diese Funktion dient Diagnosezwecken (z.B. Ermittelung der Datenkennung).


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3.3 Experiment-Parameter-Eingabe

Für den Start einer Messung müssen die zugehörigen Parameter eingegeben werden. Einige der Parameterangaben sind notwendig für die Durchführung der Messung, andere haben nur beschreibende Funktion. Für den Restart der Messung kann nur ein Teil der zugehörigen Parameter geändert werden.


Title
Zur Beschreibung der Messung kann eine Titelzeile eingegeben werden.

Timer
Eingabe einer Messzeitvorwahl in Sekunden Echtzeit. Bei Angabe von 0 oder eines negativen Wertes erfolgt kein automatischer Stop. Bei einem Neustart eines Spektrums ist der Vorbelegungswert immer 0, während bei einem Restart die eventuell noch vorhandene Restzeit als Vorbelegung angeboten wird. Die Messung wird nach Ablauf der angegebenen Zeit angehalten mit der Meldung 'Experiment finished'. Sie muss anschließend mit 'Stop Experiment' noch gestoppt werden.

Set ESA22 voltages
Einstellen der Spektrometerspannungen, anzugeben ist die Durchlass-Energie und die Bremsspannung. Die verschiedenen Algorithmen zum Umrechnen der Durchlass-Energie in die benötigten Spannungen sind in Parameter-Sets in dem File $HOME/ex_home/ex_param/esa22.par festgehalten.
Die existierenden Parameter-Sets werden aufgelistet.

Select parameter set:
Auswahl eines Parameter-Sets.

Electron energy:
Angabe der gewünschten Durchlass-Energie.

Deceleration voltage:
Bremsspannung für die Elektronen.

Nach Eingabe der Spektrometerspannungen wird der Zustand des Iseg-HV-Moduls angezeigt:

     Ramp speed: 100.0 V/s
     
     chan   Uset[V]   Uact[V]    I[mA]   Imax  status
       0    160.500    16.549  0.000000  1.00  0x2c00   on kill ramp
       1    138.100    14.256  0.000000  1.00  0x2c00   on kill ramp
       2      0.000     0.251  0.000000  1.00  0x2000  off kill
       3      0.000     0.066  0.000000  1.00  0x2000  off kill
       4      0.000     0.074  0.000000  1.00  0x2000  off kill
       5      0.000     0.026  0.000000  1.00  0x2000  off kill
       6      0.000     0.078  0.000000  1.00  0x2000  off kill
       7      0.000     0.063  0.000000  1.00  0x2000  off kill
     
     chan   : Kanalnummer
     Uset[V]: programmierte Spannung
     Uact[V]: aktuelle Spannung
     I[mA]  : aktueller Strom
     Imax   : Strom-Limitierung [mA]
     status : Status-Bits, siehe Iseg-HV-Anleitung
       on/off: HV-Kanal an/aus
       kill  : Abschalten des HV-Kanals, wenn Limits überschritten
       ramp  : programmierte Spannung ist noch nicht erreicht

Je nach vorgegebener Einstellgeschwindigkeit (Ramp speed) dauert es eine Weile bis die Spektrometerspannungen erreicht werden.

Die Zustandsanzeige kann mit der Leertaste aktualisiert werden.


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3.4 Funktionen bei laufendem Experiment


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3.4.1 Stop experiment

Die Messung wird gestoppt und die Daten werden zum Host-Rechner übertragen (See Archivierung der Daten.). Im Modus "Test Run" wird allerdings zuerst abgefragt, ob die Daten gerettet werden sollen, Default ist "no".

Treten bei der Datenübertragung Probleme auf, so erfolgt eine Fehlermeldung. Die Daten bleiben erhalten und der Stop kann wiederholt werden.


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3.4.2 Save spectrum

Alte Version:
Während der laufenden Messung kann das Spektrum zum Host-Rechner gerettet werden. Auf einem Unix-Host wird dabei ein bereits existierendes Spektrum gleichen Namens überschrieben. Ebenso wird ein auf diese Weise gerettetes Spektrum am Ende bei einem "Stop experiment" wieder überschrieben (nicht im Modus "Test Run"). Soll es erhalten bleiben, so muss es zuvor umbenannt werden.

Neue Version:
Es existieren mehrere Möglichkeiten um während einer laufenden Messung das Spektrum zum Host-Rechner zu retten:

Number of backups
Es wird höchstens die angegebene Anzahl Backups durchgeführt.

Time between backups [min]
Zeitlicher Abstand zwischen den Backups in Minuten und Zeit bis zum ersten Backup. Im Falle einer Scan-Messung wird nach Ablauf dieser Zeit ggf. noch auf das Ende eines Scan-Durchlaufs gewartet.

Save to master(0)/new(1) file
Das Backup kann sowohl auf den normalen Daten-File (Master) erfolgen, der dann jeweils überschrieben wird, oder es wird jedes Mal ein neuer File angelegt, dessen Name Datum und Uhrzeit enthält.

Stop data while saving(0/1) bei Messungen von Spektren
Wenn die Messung während des Backups weiterläuft könnte das ein 'schiefes' Spektrum zur Folge haben falls die Zeit für die Datenübertragung nicht deutlich kürzer ist als die Messzeit.
Save at end of scan(0/1) bei Scan-Messungen
Ein Backup mitten in einem Scan-Durchlauf hat eine Stufe in den Messdaten zur Folge.


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3.4.3 Show header

Zeigt die wichtigsten Daten des Headers, der jedem Spektrum beigefügt ist:

Die Darstellung des Headers kann mit der Leertaste wiederholt und mit der Return-Taste beendet werden. Für ein nicht existierendes Spektrum (Status new) erfolgt eine gekürzte Ausgabe.


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3.4.4 Analyse spectrum

Startet als Subtask ein Auswerteprogramm zur graphischen Darstellung und Auswertung des aktuellen Spektrums. Eine gestartete Messung läuft während der Auswertung weiter. Nach Verlassen des Auswerteprogramms wird in das Messprogramm zurückgekehrt. Üblicherweise kann das Startup-Verhalten der Auswerteprogramme konfiguriert werden (^Z -> Set configuration -> Startup mode).

ESA22m verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.


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3.4.5 Detach ESA22m

Hiermit kann das Messprogramm verlassen werden, ohne dass die Messung unterbrochen wird. Die Kontrolle über das Messprogramm gewinnt man zurück durch einen erneuten Start.

Achtung: es existiert zur Zeit keine Sicherung gegen ein weiteres Starten eines anderen Messprogrammes, das die laufende Messung stören könnte!


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3.5 ESA22m Konfigurations-Menü

Unter diesem Konfigurations-Menü erfolgen alle notwendigen Anpassungen des Programmes. Beim allerersten Start des Messprogrammes wird dieser Menüpunkt stets automatisch aufgerufen. Danach sollte er nur noch bei Konfigurationsänderungen benutzt werden.


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3.5.1 Return

Rückkehr zum Top-Menü.


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3.5.2 General parameters

Name of experiment
Dieser Name wird im Header des Spektrums als Experimentname eingetragen.


Print verbose messages
Bei Angabe einer "1" werden ausführlichere Meldungen ausgegeben.

Delay messages
Gelegentlich wird eine vorausgehende von einer nachfolgenden Meldung so rasch überschrieben, dass sie nicht gelesen weren kann. Hier kann für Meldungen eine Mindestverweilzeit (in Sek.) auf dem Bildschirm angegeben werden. Dies verzögert natürlich die Bedienung des Programmes und sollte deshalb nur für Testzwecke eingeschaltet werden.

Check task stack
Unter VxWorks wird der Stack einer Task aus Zeitgründen nicht auf Überlauf geprüft. Ein Überlauf führt in der Regel jedoch zur Zerstörung der Task und auch des Systems. Eine "1" führt beim Stop der Task zu einer Prüfung des Stack. Im Allgemeinen nur bei Problemen notwendig.


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3.5.3 Background program

Unter dem Menüpunkt "Analyse spectrum" wird ein Auswerteprogramm gestartet, das an dieser Stelle spezifiziert werden muss. Im folgenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Messprogramm MCA das Auswerteprogramm PEAK verwendet:


File: /usr/exp/ex_prog/peakv.o
Dies ist der Pfad zum Auswerteprogramm PEAK. Unter ~/ex_home/ex_prog/peakv.o findet man es ebenso.

Symbol: _peak
Dies ist das Symbol unter dem PEAK unter VxWorks registriert ist. Es ist in der Regel der Programmname mit einem Unterstrich davor.

Task: tMcaBg
Dies ist ein frei wählbarer Task-Name für das Auswerteprogramm, der sich jedoch von allen bereits vorhandenen Task-Namen unterscheiden muss.

Argmts: ,,"peak_mca.vxw",,'S'
Dies sind die Argumente, die dem Auswerteprogramm mitgegeben werden können. Bei den Standardauswerteprogrammen (PEAK, WQA, IAC, IAP, LAC usw.) haben sie folgende Funktion:

Task priority: 100
Priorität unter der die Auswertung läuft. 100 ist ein guter Wert!

Task options: 0x00000008
0x00000008 bedeutet, dass die Task den Floating-Point-Prozessor benutzt.

Task stack: 5000
Unter VxWorks wird das Stack einer Task aus Zeitgründen nicht dynamisch verwaltet, sondern beim Start fest zugeteilt. Es muss ausreichend groß gewählt werden, da es während der Laufzeit nicht überwacht wird und ein Überlauf zur Zerstörung von Task und System führt. Für die Standardauswerteprogramme ist 5000 ausreichend, ansonsten sollte man eher einen Werte von 20000 nehmen.

Unload: 1
Eine "1" bedeutet, dass das Auswerteprogramm nach der Rückkehr ins Messprogramm wieder aus dem Speicher gelöscht wird. Dies sollte die Regel sein.

Stack check: 0
Unter VxWorks wird das Stack einer Task aus Zeitgründen nicht auf Überlauf geprüft. Ein Überlauf führt in der Regel jedoch zur Zerstörung der Task und auch des Systems. Eine "1" führt beim Stop der Task zu einer Prüfung des Stack. Im Allgemeinen nur bei Problemen notwendig.


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3.5.4 Data Routing hardware

Falls das Data-Routing im Experiment zum Einsatz kommt, muss die Software wissen, auf welchem Wege das Data-Routing ans VME angeschlossen ist. Es gibt hierfür mehrere Möglichkeiten:


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3.5.5 Control Routing hardware

Falls das Control-Routing im Experiment zum Einsatz kommt, muss die Software wissen, auf welchem Wege das Control-Routing ans VME angeschlossen ist. Es gibt hierfür mehrere Möglichkeiten:


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3.5.6 Data Routing identifications

Festlegen der Datenkennungs-Bits.

Zur Unterscheidung der Daten von verschiedenen Datenquellen sind die Messdaten mit einer Steckplatz abhängigen Kennung versehen. Diese kann ermittelt werden aus der Anzeige der Interfacesteuerungen im Routing-Einschub (siehe Routing-Beschreibung), oder durch Darstellung der Messdaten mittels der Funktion 'Print hardware info' auf dem Bildschirm.

Zur Zeit (27.Jun.2011) sind folgende Data-Routing-IDs aktuell:

       Step number input      = 0x00
       Ion beam counter       = 0x02
       Pressure counter       = 0x04
       Time base counter      = 0x06
       Counters sync. signal  = 0x08
       Duty cycle interface   = 0x29
       Channeltron data       = 0x0a
       Lifetime               = 0x2b


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3.5.7 Control Routing addresses

Festlegen der Steckplatz abhängigen Registeradressen für die einzelnen Steuerfunktionen.

Zur Zeit (03.Jan.2009) sind folgende Control-Routing-Adressen aktuell:

       CAN controller         = 0x00-01
       Step number output     = 0x02
       On timer               = 0x03
       Off timer              = 0x04
       Interrupt register     = 0x05
       Time base out          = 0x06
       Current conv. range in = 0x07
       Step motor interface   = 0x60-65
       xy/xyt/t mode control  = 0x66


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3.5.8 CAN/Iseg HV Parameters

Für das über den CAN-Bus gesteuerte IsegHV-Netzgerät werden folgende Parameter benötigt:


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4 Archivierung der Daten

Die VME-Systeme besitzen in der Regel keine eigenen Medien zum Speichern der Messdaten sondern sie benutzen die Dienste von Servern im Netzwerk.

Unter VxWorks, dem Betriebssystem der VME-Rechner, wird im Boot-File des VME-Rechners der Server und der User-Account festgelegt, von dem das System gebootet wird. Nach dem Booten eines VME-Rechners ist, wie bei einem normalen Login, die Home-Directory des Users als Work-Directory eingestellt. Mit cd "path" ("'s nicht vergessen!) bewegt man sich in fast gewohnter Weise durch die Directory-Hierarchie. Die Schreibweise für Pfadangaben richtet sich nach dem Host-Rechner.

Diese Netzwerkzugriffe erfolgen über RSH oder FTP (im Boot-File festgelegt). Für RSH muss der File $HOME/.rhosts die entsprechende Freigabe enthalten.

Für den Transfer großer Datenmengen, insbesondere bei "List-Mode" Messungen, sind RSH und FTP jedoch nicht geeignet. In solchen Fällen sollte der Datentransfer über NFS erfolgen. Dazu muss auf dem Host-Rechner der /etc/exports File die notwendigen Freigaben enthalten und in den Boot-Script-File $HOME/ex_home/ex_param/startup.vxw müssen die benötigten NFS-Verbindungen eingetragen werden.

Um das Ganze übersichtlich zu halten, werden die VME-Systeme in der Regel zur Zeit folgendermaßen betrieben:


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5 Statusanzeigen auf dem Bildschirm

In der obersten Zeile wird an erster Stelle der Name des Programmes dargestellt. 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 über die augenblicklichen Aktivitäten des Programmes.