(Messung von Ion-Ion-Formfactor-Spektren)
29.Apr.1992 K. Huber, Strahlenzentrum Univ. Gießen
Version 30.Jul.2004
Diese Anleitung zum IIF-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:
| iif.txt | Text-Format, kann z.B. mit a2ps in
handlichem Format gedruckt werden.
| |
| iif.dvi | DVI-Format, kann z.B. mit dvips auf
einem Postscript-Drucker gedruckt werden oder mit xdvi auf einem X-Windows
Bildschirm dargestellt werden.
| |
| iif.html | HTML-Format, kann mit jedem HTML-Browser
(z.B. netscape) gelesen werden.
| |
| iif.info | INFO-Format, kann mit dem
GNU-Info-Browser (info -f iif.info) und GNU-emacs
gelesen werden.
| |
| iif.pdf | PDF-Format, mit dem Acrobat-Reader zu
lesen.
|
Für das Ion-Ion-Experiment existieren folgende Datenerfassungsprogramme:
[(...) = noch nicht auf VME-System portiert]
(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 Position-Matrix
Sowie die Auswerteprogramme:
IAC für IIC-Spektren
IAP für IIP-Spektren
LAC für LIC-List-Mode-Daten
(LAP für LIP-List-Mode-Daten)
Das IIF-Messprogramm dient der Formfaktormessung für das IIC- bzw. IIP- Experiment. Zur Formfaktormessung wird mittels eines rechnergesteuerten Schrittmotors ein Schlitz durch die beiden Strahlen (schneller und langsamer) gefahren zur Messung der Strahlprofile.
Die Hard- und Software Voraussetzungen sind:
Die maximale Datenrate ist abhängig von der verwendeten CPU:
| MVME162 | ?kHz
| |
| MVME172 | ?kHz
|
Zur Formfaktormessung wird mittels eines rechnergesteuerten Schrittmotors ein Schlitz durch die beiden Strahlen (schneller und langsamer) gefahren zur Messung der Strahlprofile. Der Schlitz wird zunächst zur Normierung an den oberen Anschlag positioniert und anschließend zur angegebenen Startposition gefahren, wo die erste Mes- sung der beiden Strahlintensitäten erfolgt. Nach Ablauf der vorgegebenen Messzeit wird um die doppelte Schrittweite vorgesetzt zur nächsten Messung usw., bis die maximale Schrittzahl erreicht ist. Sodann wird die Fahrtrichtung des Schlitzes umgekehrt und an den zuvor ausgelassenen Positionen gemessen. Durch dieses verzahnte Messverfahren kann eine zeitliche Drift der Strahl- ströme erkannt werden. Am Ende wird der Schlitz wieder an den oberen Anschlag gefahren.
Die Messung des schnellen Strahlstromes Is und des langsamen Strahlstromes Il erfolgt in ähnlicher Weise wie bei dem IIC- bzw. IIP-Experiment. Von der Taktkarte wird ein 1/10 Sekundentakt (Realtimetakt) abgegeben, der die Is-, Il- Zähler ausliest und löscht und durch Übertragung eines vorrangigen Daten- wortes der Software die Erkennenung eines Is/Il-Pärchens bzw. Sequenzfehlers erlaubt. Die Messung an einer Schlitzposition startet mit dem ersten empfan- genen Realtimetakt und stoppt durch den Takt m+1, wenn m die Messzeit ist. Die Messwerte werden in zwei aufeinanderfolgenden Spektren der festen Länge von 32 Kanälen abgelegt. Jeder Schlitzposition ist ein Kanal in jedem Spek- trum zugeordnet, beginnend mit der Startposition des Schlitzes beim jeweils ersten Kanal. Der schnelle Strahl wird in das erste Spektrum eingeordnet. Beim Auslesen und Rücksetzen der Zähler durch den Sekundentakt treten Tot- zeiten kleiner 500ns auf.
Die Steuerung des Schrittmotors erfolgt über eine Schrittmotorsteuerung, die in einem eigenen 19"-Magazin untergebracht ist. Die Verbindung zum Rechner wird durch das Schrittmotorinterface hergestellt, das über das Control-Routing angesteuert wird. Die Steckposition der Interface-Karte im Control-Routing ist durch das Programm festgelegt.
(fehlt!)
Anordnung der Interface-Karten im Control-Routing-Überrahmen
Pos. Adr. Karte Funktion Kommentar
------------------------------------------------------------------
1. 0 Adr-Dec Adress-Decoder (Modus: on)
2. DT-Karte progr. Totzeit (nicht IIF)
3. SMI-Karte Schrittmotor-Interface
Control-Routing
| |
|---------------|
|Schrittmotor- | /---------------\ /---------------\
|Interface | | Schrittmotor- |-------| Schrittmotor |
| 7pol |-------| Steuerung | | |
|---------------| \---------------/ \---------------/
|progr. Totzeit |
| OUT|------------------------> IIP-ZLR (Data Routing)
| in|<-. /-------\
|---------------| `-----------| CFD |-----< Channeltron-Pulse
|Adress-Decoder | \-------/
| (on) |
|===============|
Anordnung der Interface-Karten im Data-Routing-Überrahmen
Pos. Adr. Karte Funktion Kommentar
------------------------------------------------------------------
1. Bus-Abschluss
2. 0 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: STOP)
3. IIC/LIC }
4. IIC/LIC } nicht genutzt für IIF
5. IIC/LIC }
6. IIC/LIC }
7. 3 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: STOP)
8. IIP/LIP } nicht genutzt für IIF
9. IIP/LIP }
10. 4 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: STOP)
11. IIP/LIP } nicht genutzt für IIF
12. 5 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: RUN, FREI)
13. UHR/ZLR 1 Schneller Strahl (Modus: extern)
14. 6 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: RUN, FREI)
15. UHR/ZLR 2 Langsamer Strahl (Modus: extern)
16. 7 IFS-Karte Interfacesteuerung (Modus: LFT, FREI)
17. TAKT Taktgeberkarte
18. TOTZEIT Totzeitanzeige (optional)
19. RST-Karte Routing-Steuerung (Modus: RUN)
20. Computer-Interface
------------------------------------------------------------------
Pos. Adr. Karte Funktion Kommentar
Data-Routing
|===============|
|Totzeitanzeige |
|(optional) |
|===============|
|TAKT BUSY TPC|<-------
| BUSY ADC|<-------
| RESET|----.
| UHR|--. |
|---------------| | |
|IFS (LFT,FREI) | | |
|===============| | |
|UHR/ZLR RESET|<-|-+
| UHR|<-+ | /-------\
| TAKT|<-|-|-------------| VFC |-------< langsamer Strahl
|---------------| | | \-------/
|IFS (RUN,FREI) | | |
|===============| | |
|UHR/ZLR RESET|<-|-'
| UHR|<-' /-------\
| TAKT|<-----------------| VFC |-------< schneller Strahl
|---------------| \-------/
|IFS (RUN,FREI) |
|===============|
| IIP/LIP |
|---------------|
|IFS (STOP) |
|===============|
| IIP/LIP |
|---------------|
| IIP/LIP |
|---------------|
|IFS (STOP) |
|===============|
| IIC/LIC |
|---------------|
| IIC/LIC |
|---------------|
| IIC/LIC |
|---------------|
| IIC/LIC |
|---------------|
|IFS (STOP) |
|===============|
Struktur der IIF-Daten-Files
Die IIF-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/.../iif.conf und iif.h Zugang hat.
Die Länge des Formfaktor-Spektrums ist 2*32 Kanäle. Die Kanäle sind als INTEGER*4 (BYTES = 4) deklariert, d.h. jeder Kanal kann ca. 4*10^9 Ereignisse aufnehmen.
---
|
| Header, 512 Bytes
|
---
|
| Spektrum, (2 * 32 * 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:
UINT2: 2 Bytes "unsigned int"
UINT4: 4 Bytes "unsigned int"
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: "IIF " */
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: " 2" */
char cols[lCOLS]; /* Channels/row: " 32" */
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 */
UINT4 clkcnt; /* Realtime from Routing */
UINT4 rltcnt; /* Realtime from CPU */
UINT4 lftcnt; /* Lifetime */
UINT4 datcnt; /* Processed data */
UINT4 outcnt; /* Data out of range */
UINT4 seqcnt; /* Sequence errors */
UINT4 rejcnt; /* Rejected data */
UINT4 fulcnt; /* Fifo full counter */
UINT4 errcnt; /* Data error counter */
UINT4 runtim; /* Realtime to run experiment [s] */
UINT2 hdatid; /* Data identification */
UINT2 stapos; /* Starting position */
UINT2 posnum; /* Number of positions */
UINT2 postep; /* Steps per position */
UINT2 postim; /* Time per position */
} spcdat; /* Special data of header */
} hdata; /* Header data */
struct {
char h512[512]; /* Fill 512 bytes block */
} htotal; /* Total header */
} HEADER;
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.
--- IIF Top-Menü ---
--- IIF Start-Menü ---
--- IIF Parameter-Eingabe ---
--- IIF Funktionen bei laufendem Experiment ---
--- IIF Konfigurations-Menü ---
Verlassen des Programmes.
Führt zum IIF Start-Menü. (See IIF Start-Menü.)
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.
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).
IIF verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.
Ein existierendes Spektrum wird gelöscht (im Arbeitsspeicher und auf dem Host-Rechner), die Daten sind verloren.
Das Spektrum wird mit oder ohne Header und mit oder ohne Kanalnummern in ASCII Form auf einen File geschrieben.
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.
Einige der VxWorks-Shell-Kommandos (cd, ls, pwd, whoami) können ausgeführt werden.
Führt zum IIF Konfigurations-Menü. (See IIF Konfigurations-Menü.)
Bringt diese Anleitung über das menüorientierte GNU-INFO-Programm auf den Bildschirm. INFO läuft dabei auf einem Server (z.Z. Servix).
Rückkehr zum Top-Menü.
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.)
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.)
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.)
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).
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
Length of spectrum = 2 * 32
Starting position
Number of positions
Steps per position
Time per position
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.
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.
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.
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).
IIF verwendet standardmäßig das Programm PEAK als Auswerteprogramm. Unter "Set Configuration" kann ein anderes Auswerteprogramm konfiguriert werden.
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!
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.
Rückkehr zum Top-Menü.
Name of experiment
Dieser Name wird im Header des Spektrums als Experimentname eingetragen.
Print verbose messages
Delay messages
Check task stack
Unter dem Menüpunkt "Analyse spectrum" wird ein Auswerteprogramm gestartet, das an dieser Stelle spezifiziert werden muss. Im folgenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Messprogram MCA das Auswerteprogramm PEAK verwendet:
File: /usr/exp/ex_prog/peakv.o
Symbol: _peak
Task: tMcaBg
Argmts: ,,"peak_mca.vxw",,'S'
| S | Einzelspektrums-Darstellung.
| |
| M | Matrix-Darstellung (Hidden Lines).
| |
| C | Matrix-Darstellung (Contour Plot).
| |
| I | Peak-Integration, Wirkungsquerschnitts-Berechn. usw.
| |
| X | S oder M wird passend ausgewählt.
|
Task priority: 100
Task options: 0x00000008
Task stack: 5000
Unload: 1
Stack check: 0
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:
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:
Festlegen der Datenkennungs-Bits. Zur Unterscheidung der Daten von verschiedenen Datenquellen sind die Messdaten mit einer Kennung versehen. Sie 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.
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:
$HOME/ex_home/ex_data: Messdaten
$HOME/ex_home/ex_help: Help-Files für die Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/ex_param: Parametersätze der Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/ex_prog: Mess- und Auswerteprogramme
$HOME/ex_home/vxw: VxWorks Betriebssysteme für die VME-Rechner
bootHost:spektr.spe $HOME/spektr.spe
bootHost:ddd/spektr.spe $HOME/ddd/spektr.spe
~/spektr.spe $HOME/spektr.spe
~/ddd/spektr.spe $HOME/ddd/spektr.spe
spektr.spe ./spektr.spe
ddd/spektr.spe ./ddd/spektr.spe
home:spektr.spe $HOME/spektr.spe
data:spektr.spe $HOME/ex_home/ex_data/spektr.spe
Weitere NFS-Laufwerke können im Boot-Script-File freigegeben bzw. neu
definiert werden.
Die existierenden NFS-Laufwerke können Sie sich mit dem SHOW-Programm
unter "Network(NFS) devices" anzeigen lassen.
home:ex_home/ex_data/test.spe -> home:./ex_home/ex_data/test.spe
$HOME/ex_home/ex_param/<Programmname>par.vxw
auf, um sie bei einem nachfolgenden Start als Default-Werte anbieten zu können.
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.