Abb.1: Psd-Basisanwendungen (Teilfunktionen)
XCTL-Steuerprogramm
Benutzer-Leitfaden
Basisanwendung:
1-dim. Detektoren
Psd
Dokumentversion: 1.0 (16.08.2004)
Autoren:
U. Sacklowski
Institut für Informatik
Humboldt-Universität zu
Berlin
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
2.
Überblick über die
Funktionalität
3.
Benutzungsoberfläche und
Funktionalität
3.1 Basisanwendung 1 - Psd einstellen
3.2 Basisanwendung 2 -
Psd-Kalibrierung
3.3 Basisanwendung 3 - Energiespektrum anzeigen
3.4 Basisanwendung 4 - Positionspektrum anzeigen
3.5 Basisanwendung 5 - Psd initialisieren
4. Dateien
4.1 ini-Datei
5. Literaturverzeichnis und Web-Adressen
1. Einführung
Dieses Dokument beschreibt die Funktionen des XCTL
Programms, die für die Einstellungen des Psd und seine grundlegenden Anwendungen gelten.
Gedacht ist der Benutzerleitfaden in
erster Linie für Physik-Studenten im Praktikum und
wissenschaftliche Mitarbeiter am Physik-Fachbereich der
Humboldt-Universität zu Berlin. Außerdem kann er eine
Hilfe für die sich ins Projekt „Software Sanierung“ (HUB
IfI) einarbeitende Informatik-Studenten sein.
2
. Überblick über die Funktionalität
Die hier beschriebenen Teilfunktionen sind aus dem AreaScan-Fenster heraus über ein Pop-Up-Menü erreichbar (Abb.1). Neben Psd-Einstellungsmöglichkeiten betrifft dies seine Kalibrierung, sowie das Anzeigen seines Energie- und Positionsspektrums.
Abb.1: Psd-Basisanwendungen (Teilfunktionen)
Des Weiteren werden über > Darstellungs-Optionen ... > Dialogbox 'Einstellungen für den PSD' (Abb.4) zahlreiche Möglichkeiten zur Unterteilung der Achsen und zur Kurvendarstellung geboten. Siehe hierzu im Benutzer-Leitfaden 'Diffraktometrie / Reflektometrie - Darstellung von Messergebnissen'.
3. Benutzungsoberfläche und Funktionalität
3.1 Psd einstellen
Allgemeine Einstellungen für den Psd erfolgen über die Dialogbox 'Zähler-Konfiguration' (Abb.2), zu erreichen über > Einstellungen > Detektoren > Detektoren...
Abb.2: Dialogbox 'Zähler-Konfiguration'
Nach Auswahl des Psd über die Klappliste sind seine Zählzeit und seine Impulsbegrenzung angebbar. Beim Erreichen der Impuls-Begrenzung vor dem Erreichen der Zählzeit wird diese auf die Zählzeit hochgerechnet, dieser Wert wird als Messwert genommen und ein neues Zählintervall beginnt. Über den Checkbutton 'Anzeigen' kann das Zählerfenster geöffnet werden, welches die integrale Intensität des Psd anzeigt (Abb.3).
Abb.3: Zählerfenster
Der OK-Schalter in der Dialogbox 'Zähler-Konfiguration' übernimmt alle Angaben, der Abbrechen-Schalter verwirft die neu eingegebenen Angaben. Über 'Weitere Einstellungen' gelangt man zur Dialogbox 'Einstellungen für den PSD' (Abb. 4).
Diese wird auch über 'Darstellungs-Optionenen ...' (Abb.1) geöffnet.
Abb.4:
Dialogbox 'Einstellungen für den PSD'
Bereich 'Energiespektrum'
Die Einstellung des PSD-Energiespektrums erfolgt zusammen mit der Basisanwendung 'Energiespektrum anzeigen ...' (Pkt. 3.3). Das XCTL-Programm gibt ausschließlich eine Skalierung von 1024 vor (Radiobutton 1024), was sich dann auch im Wertebereich der Abzisse des Energiespektrums zeigt. (Die ursprüngliche Variabilität wurde nach Rücksprache mit den Physikern aufgegeben.)
In den Eingabefeldern 'x-Achse (Auflösung): von bis ' wird der gewünschte Energiebereich ausgewählt.
Die Angaben werden über den OK-Schalter wirksam.
Bemerkung: Eine Kanaladdition über 'Darstellungsoption, addiere' ist nicht möglich.
Bereich 'Positionsspektrum' und 'Darstellungsoption'
Über die Radiobuttons 'max 4096' ... 'max 512' ist eine Kanaladditon einstellbar. Die entsprechenden Kanaladditionen sind 1, 2, 3 und 4. Die Abzisse des Positionsspektrum-Fensters geht dann entsprechend von 0 - 4095, ... , 0 - 511.
(Anmerkung: Das XCTL-Programm liest generell 4096 Kanäle aus. Ist eine Kanaladdition gewünscht, übernimmt dies das XCTL-Programm.)
Zusätzlich ist über 'x-Adresse (Kanalbereich)' eine Auswahl der Psd-Kanäle möglich. In der obigen Dialogbox (Abb.4) sind dies die Kanäle 1000 - 4095 (3096 Kanäle). Die Abzisse des Positionsspektrum-Fensters reicht in diesem Fall von 0 - 3095.
Schalter 'Setzen'
Die Werte aus dem Bereich 'Positionsspektrum' werden übernommen und die beiden Werte des Bereiches 'Kalibrierung' werden aktualisiert.
Über die 'Darstellungsoption' ist eine weitere Kanaladdition möglich. Auch sie erfolgt durch das XCTL-Programm. Sie hat keine Auswirkungen auf die Skalierung der Abzisse.
Beispiele:
-
max 4096, addiere 4 (obige Dialogbox): 1 x 4 = 4 addierte Kanäle
- max 2048, addiere 4: 2 x 4 = 8 addierte Kanäle
- max 512, addiere 4: 8 x 4 = 32 addierte Kanäle
Hinweis, falls der 'x-Achsen (Kanalbereich)' nicht durch 'addiere Kanäle' teilbar:
Annahme: addiere Kanäle: 200, 'x-Achsen (Kanalbereich)': 0 - 598.
Dann werden nur die beiden Kanalgruppen 0..199 und 200..399 ausgegeben. Der Rest 400..598 reicht nicht mehr für eine vollständige Gruppe (199 statt 200 Werte) und wird daher nicht weitergegeben!
Bei addiere Kanäle: 1 tritt dieses Problem nie auf.
D. h.:Wird der Wert größer, wächst die Gefahr, dass wirkliche Messwerte "verloren" gehen. Verloren heißt, dass die Werte weder in der Kurve angezeigt noch gespeichert oder wieder geladen werden können!
Weitere Felder
Kanalabstand: Der Abstand zweier Kanäle (Ermittelt über 'Kalibrierung...' Pkt. 3.2).
Abstand: Winkel zwischen den beiden Geraden 'Kanal n und Probe' und 'Kanal n+1 und Probe'. Er wird in der Einheit angezeigt, wie sie im UNIT-Parameter der hardware.ini vereinbart ist.
Winkelbereich: Von der Probe aus gesehener Winkelbereich zwischen den beiden äußersten einbezogenen Kanälen. Er wird in der Einheit angezeigt, wie sie im UNIT-Paramerter der hardware.ini vereinbart ist.
Beispiele: Basis ist ein Kanalabstand von 16,04 arcsec
- 4096 Kanäle ohne Kanaladdition: 16,04 x 4096 = 65698,84 / 3600 = 18,25 Grad
- 4096 Kanäle mit Kanaladditon von 4: (16,04 x 4) x 4096 = 65698,84 / 3600 = 18,25 Grad
UV-Regelung:
Eine automatische Spannungsnachregelung durch den Psd kann aktiviert werden. Der jeweilige Nachregelungswert wird in kurzen Abständen in der Statuszeile unter dHV angezeigt (siehe Abbildungen in den Nachfolgepunkten)..
Kanäle nicht umdrehen:
Auswählbar, ob der kleinste Psd-Kanal links oder rechts im Positionsspektrum-Fenster angezeigt wird.
Schalter Init-PSD, OK und Abbrechen
Init-Psd
Es werden alle Werte übernommen und der Psd wird initialisiert.
Anmerkung: Für die Initialisierung wird intern (vom Programm her) generell mit einem Positionsspektrumwert von 4096 gearbeitet. Für die anderen Werte war dies nicht realisierbar. Dies hat jedoch keine Auswirkungen auf das äußere Verhalten des Programmes.
OK
Übernahme der Werte
Abbrechen
Verwerfen aller inzwischen eingegebenen Werte.
3.2 Kalibrierung des Psd
Ziel dieser Funktion ist die Ermittlung des Kanalabstandes (Angezeigt im Fenster 'Einstellungen für den PSD', Feld 'Kanalabstand').
Ausgangszustand sollte ein scharfer Peak sein, z. B. in der Abb. 5 der Peak bei Kanal 2056.
Abb.5: Positionsspektrum und Dialogbox 'PSD Kalibrierung'
Statuszeile: Omega, Theta, Peak-Position und Intensität, integrale Intensität
Dieser Peak wird an zwei unterschiedliche Psd-Positionen gefahren und aus der entsprechenden Kanalanzahl zwischen den Positionen wird dann der Kanalabstand berechnet.
Beispielablauf: Psd nach links fahren und den Schalter 'Linke Position erreicht' drücken. Warten, bis der Schalter 'Linke Position erreicht' ausgegraut ist. Anschließend den Psd nach rechts fahren und den Schalter 'Rechte Position erreicht' drücken. Erneut warten, bis dieser Schalter ausgegraut ist. Das XCTL-Programm berechnet nun den Kanalabstand in arcsec und zeigt diesen im Ausgabefeld 'Winkel je Kanal' an.
Für die Bewegung des Psd (Theta-Motor) gibt es zwei Möglichkeiten:
Die Messzeit wird mittels der Dialogbox 'Zähler-Konfiguration' eingestellt, zu erreichen über Einstellungen > Detektoren > Detektoren...
Schalter Abbrechen und Beenden
Abbrechen
Der laufende Kalibrierungsvorgang wird abgebrochen. Ein Winkelwert wird nicht berechnet.
Beenden
Der berechnete Winkel je Kanal wird übernommen.
3.3 Energiespektrum anzeigen
Energiespektrum: Abtragen der Strahlungsenergie über der Wellenlänge.
Durch den Psd wird für einen bestimmten Wellenlängenbereich die gesamte einfallende Strahlungsenergie gemessen. Ideal wäre eine Beschränkung des Wellenlängenbereiches auf den Bereich der verwendeten Röntgenstrahlung (Cu K alpha1-Linie), womit alle störenden Einflüsse, wie das Rauschen, weggefiltert wären. Dies ist jedoch in dieser Schärfe nicht möglich, - rechts und links der Linie gibt es 'Energieflanken', die einbezogen werden müssen.
Die grobe Auswahl des Wellenlängenbereiches erfolgt durch Veränderung der Hochspannung am Psd-Gerät, die weiterführende Beschränkung durch die explizite Angabe eines Bereiches (x-Achse (Auflösung).
Abb.6: XCTL-Programm: Energiespektrum und die Einstellungs-Dialogbox
Statuszeile: Omega, Theta, Peak-Position und Intensität, integrale Intensität
Erläuterung:
- Der gesamte gemessene Energiespektrum ist in 1024 Einheiten unterteilt (XCTL-Vorgabe: s. Pkt. 3.1).
- Das Maximum der Energiekurve entspricht der Cu K alpha-Linie (etwa 0,154 nm).
- Das Maximum kann durch Hochspannungsänderung am Psd verschoben werden.
Ziel: Maximum mittig
- Die beiden Flanken sollten in die Messung einbezogen werden.
- Die über die Flanken hinaus gehenden Bereiche sollten abgeschnitten werden, - hier außerhalb 300 - 750.
Die Messzeit wird mittels der Dialogbox 'Zähler-Konfiguration' eingestellt, zu erreichen über Einstellungen > Detektoren > Detektoren.
Schalter OK und Abbrechen
OK
Übernahme der Werte.
Abbrechen
Verwerfen aller inzwischen eingegebenen Werte.
3.4 Positionsspektrum anzeigen
Ziel dieser Funktion ist die Anzeige der Stahlungsenergie über den Psd-Kanälen bzw. -Winkeln. Zur Auswahl siehe 'Benutzer-Leitfaden: Diffraktometrie / Reflektometrie, Darstellung von Messergebnissen'.
Zuvor werden
- der einbezogene Energiebereich im Energiespektrum und
- die Breite eines Kanalbereiches durch Kanaladdition
festgelegt.
Abb.7: XCTL-Programm: Positionsspektrum und die Einstellungs-Dialogbox
Statuszeile: Omega, Theta, Peak-Position und Intensität, integrale Intensität
Erläuterung:
- Es erfolgt eine Kanaladdition von 4 (max 1024)
- Hiervon werden nur die Kanäle 200 - 923 einbezogen. Dies bedeutet, dass nur 724 Kanäle angezeigt werden, auf der Abzisse mit 0 beginnend.
- Das Strahlungsmaximum liegt im Kanal 363
- Die meisten Kanäle messen keine Strahlung
Zu den Einstellungsmöglichkeiten siehe Pkt. 3.1 Psd einstellen, Bereich 'Positionsspektrum' und 'Darstellungsoption'.
Zur Einstellung der Messzeit siehe Dialogbox 'Zähler-Konfiguration', zu erreichen über Einstellungen > Detektoren > Detektoren.
3.4 Psd initialisieren
4. Dateien
4.1 ini-Datei
Für den Psd wird ein Abschnitt in der hardware.ini
bereitstellt. Folgende Parameter sind möglich:
Beispiel (reale Datei vom HRM-Platz am 17.08.2004):
[Device0]
Type=BRAUN-PSD
Name=PSD
BaseAddr=0x200
;Positionsspektrum
MaxChannels=4096
; Kanäle von 0 bis MaxChannels verfügbar
PositionScale=0
FirstChannel=0
LastChannel=4095
AngleStep=7.91263
Unit=Grad
AddedChannels=1
ReadLeftFirst=1
ExposureTime=2.00
ExposureCounts=10000
OverflowIntensity=50000.000000
; Energiespektrum
EnergyScale=2
EnergyLow=200
EnergyHigh=800
HVRegelung=1
DeathTime=10
RealLifeTime=0
DelaySlow=4
DelayFast=2
SignalGrowUp=1
SteeringAxis=Theta
MJ_Channel=0
Ratemeter=1
# MuxTimeDet1: Bedeutung unklar
MuxTimeDet1=256
AbbruchmitShutter=0
Debug=0
Digits=5
Erklärung:
-> Siehe Dokument 'Konfigurationsdatei hardware.ini: Device-Abschnitt für Braun Psd'
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