8. Manuelle / Automatische Justage

Manuelle Justage
Automatische Justage (Planung) - Wie soll es einmal laufen ?
 

Bericht vom Physikertreffen:

Schrittfolge für die Manuelle Justage:

Probe ist durch bestimmte Parameter schon vorbestimmt (Röntgenwellenlänge, Gitterkonstante = fest)
=> Einfallswinkel muss manuell berechnet werden

Vorbereitung:

1. Probe einlegen
2. Einfallswinkel manuell einstellen für Detektor
3. Detektor anstellen (grob eingestellt)-> fängt an zu zählen
4. Tilt = Null
5. Winkel manuell azimutal grob einstellen (per Stellrädchen) bis auf +/- 2° bis 3° entsprechend den Kristalleigenschaften
6. Reflex finden mit Beugung grob (Rauschen im Detektor)

1. mittels Manueller Justage azimutal nach Gehör richtig einstellen, d.h. bis der Ton am höchsten ist
2. mit azimutaler Rotation nach zwei Peaks suchen
3. davon den Mittelpunkt suchen,

d.h. relative Null setzen auf Peak -> Abstand zum zweiten Peak ablesen -> nun auf halben Abstand einstellen
=> azimutale Einstellung ist nun fertig !
4. Beugung grob nachstellen (um max. 1° entsprechend ca. 3,6 Winkelsekunden) nach Gehör auf Max.

 

 

Iterativer Prozeß:
 

5. Beugung fein nach Detektorwert einstellen
6. um den Kollimator einzustellen: -> Kollimator verstellen und mit Beugung fein wieder nachstellen

(falls keine Verbesserung -> Kollimator fest)
7. genauso mit Tilt: ->Tilt einstellen und Beugung fein nachregeln
8. zwischendurch wird bei fast optimaler Justage (Erfahrungswerte) zur Kontrolle die Halbwertsbreite bestimmt

(max. Intensität bei min. Halbwertsbreite)

Dieser Prozeß wird ungefähr 20-100 Mal wiederholt (grobe Schätzung).

• Das Zählerrohr kann nur bis max. 100.000 Impulse messen, d.h. wenn bei der Justage die Zahl erreicht wird, muss die Leistung des Röntgenstrahlers heruntergeregelt werden.
• Bei der Reglung von Kollimator bzw. Tilt (die letzen Schritte des iterativen Prozesses) sollte man nur mit Schrittgeschwindigkeit arbeiten.
• Der Kollimator und Tilt sind in der Regel schon immer justiert und müssen deshalb bei der Manuellen Justage nur etwas nachgeregelt werden.

Automatische Justage:

• Die Automatische Justage soll nur die Schritte des iterativen Prozesses umfassen.
• Automatisierung durch Gradientenverfahren funktioniert immer stabil aufgrund der einfachen Topologie der Proben
• dazu wird der Gradient bestimmt und der "Grad" abfahren (bei der Einstellung Tilt-Beugung fein "schräg laufen").
• Problem dabei: flache Anfahrt -> schlechte Erkennung der Gradientenrichtung
• die Werte (Detektor) der einzelnen Einstellungen (Kollimator-Beugung fein bzw. Tilt-Beugung fein) werden abgespeichert und verglichen
• falls keine Verbesserung (im Rahmen der einstellbaren Abweichung) möglich
• -> wird entsprechende Achse festgehalten
• sinnvoll vor allem bei Kollimator, da eine ständige Änderung der Kollimatorkrümmung problematisch ist (Materialbeanspruchung)
• da Proben im Normalfall nur in eine Richtung gekrümmt sind, muss der Kollimator auch nur in eine Richtung gekrümmt werden
• es sollte vor der Automatischen Justage die Art der Krümmung (konvex /konkav) als auch die Krümmung selbst abgefragt werden können
• ohne Benutzereingabe wird eine Richtung festgelegt und getestet, ob die Zählimpulse zunehmen, wenn nicht wird die Richtung geändert
• es muss beachtet werden, dass der Kollimator nicht in die Nullstellung kommt (Kollimator kann nicht mehr aus dieser Stellung heraus) -> Schwelle für Kollimator-Nullstellung berücksichtigen
• der Kollimator sollte höchstens mit 10-30 µ/s, besser noch im Schrittbetrieb angesteuert werden
• die Krümmung des Kollimator bewegt sich in einem Bereich von +/- 1000 µ
• bei der Automatischen Justage sollte nur am Schluss die Halbwertsbreite bestimmt (Werte für verschiedene Materialien bekannt) und zur Kontrolle ausgegeben werden

• Es existiert(e) ein selbstgechriebenes Z80-Assembler-Programm, das die Automatische Justage durchführte. Dieses Programm benötigte dafür ca. 30 Minuten.

Weitere Informationen:

Problem Motor : Beugung grob/fein
Grund: beide sind mit einander gekoppelt
Beugung ist verantwortlich für die Kippung von +/- 3°-5°

Beugung grob -> kurzer Hub
Beugung fein -> langer Hub
(siehe Zeichnung)

- Hebel hat in jeder Stellung ein anderes Hebelverhältnis
- Grund: nichtlinearer Hebel
- bei Verstellung von Beugung grob wird bei Beugung fein die Stellung von Beugung grob abgezogen
   ----> dynamische Berechnung der Position von Beugung fein
- Polynomberechnung für Schritt zu Winkel
- Newtonverfahren für Winkel zu Schritte
   ---> translate
- Funktionen im Programm: setcorrection_on/off, AngleBias (motors.dll), TMotor setcorrectionstate
 

Problem Spiel:

Der Probenteller wird mit Kreuzbändern gehalten um das Spiel zu verhindern.

• Spielberücksichtigung wird bei der Manuellen Justage ausgestellt  -> wegen Kollimator
• wichtige Werte für die Berücksichtigung des Spiels werden in der ini-Datei gespeichert
• z.B. Orientation (Richtung), Hysteresis (Spiel), Koeffizienten für die Hebel (variiert von RTK-Gerät zu RTK-Gerät), Correction für Regelung
• alle diese Einstellungen dürfen in der ini-Datei nicht geändert werden! Sie sind nur bestimmt für genau einen bestimmten Arbeitsplatz