Matematicko-fyzikálna fakulta Univerzity Karlovej v Prahe SPRÁVA O TUDENTSKOM FAKULTNOM GRANTE Marek Martaus Testování prototyp modul vnit ního detekt

Prepis

1 Matematicko-fyzikálna fakulta Univerzity Karlovej v Prahe SPRÁVA O TUDENTSKOM FAKULTNOM GRANTE Marek Martaus Testování prototyp modul vnit ního detektoru ATLAS v CERN Ústav jadrovej a asticovej fyziky Vedúci: Doc. RNDr. Zden k Doleºal, Dr. Praha

2 Obsah 1 Úvod 3 2 Experiment ATLAS 3 3 Vnútorný detektor experimentu ATLAS Kremíkový pixelový detektor Kremíkový stripový detektor (SCT) Detektor prechodového ºiarenia (TRT) InterLock 5 5 Julabo CF Ovládanie prístrojov cez NIMax Ovládanie InterLocku Ovládanie Julaba Komunikácia s prístrojmi pomocou ROOTu Prístroj InterLock Funkcia InterLockMonitor Prístroj Julabo CF Funkcia JulaboIntExt Funkcia JulaboDoStart Funkcia JulaboDoStop Funkcia JulaboMonitor Zapisovanie hodnôt Zhrnutie 11 2

3 1 Úvod Detektory v experimente ATLAS sú po as merania vytavené silnej radiácií a preto je potreba ich udrºiava pri nízkych teplotách. V laboratóriách UƒJF budú prebieha testy detektorov pre modernizáciu ATLASu. Pre tieto testy je potrebné udrºiava detektory pri nízkej teplote. Vybudovanie automatického systému chladenia a monitorovania je preto pre testovanie zásadné. Cie om projektu bolo nau i sa komunikova s prístrojmi InterLock a JulaboCF31 pomocou po íta a. al²ím krokom je vytvorenie sady funkcií v programe ROOT ktorými bude moºné tieto prístroje ovláda resp. monitorova potrebné veli iny v priebehu merania. 2 Experiment ATLAS ATLAS je jeden zo ²tyroch hlavných experimentov na LHC (Large Hadron Collider) v CERNe. Je to detektor, zaznamenávajúci druh, trajektoriu a energiu astíc ktoré vznikli po zráºke v LHC. Na obr. môºeme vidie jeho zloºenie. alej sa budeme zaobera iba vnútorným detektorom(inner Detector). Obr. 1: Detektor ATLAS [1] 3

4 3 Vnútorný detektor experimentu ATLAS Vnútorný detektor sa nachádza najbliº²ie k miestu zráºky. Skladá sa z troch astí: kremíkový pixelový detektor, kremíkový stripový detektor (SCT - Semiconductor Tracker ) a detektor prechodového ºiarenia (TRT - Transition Radiation Tracker ). Rez vnútorným detektorom je na obr. 2. Obr. 2: Rez vnútorným detektorom [4] 3.1 Kremíkový pixelový detektor Pixelový detektor je najbliº²ie k miestu zráºky. Slúºi najmä na zaznamenanie krátko ºijúcich astíc. Detektor pozostáva s troch valcov a troch diskov na kaºdej strane. Na týchto valcoch a diskoch sú umiestnené moduly ( 1700) s pixelmi ( /na modul). Po et vy ítacích kanálov je zhruba 80 miliónov. 3.2 Kremíkový stripový detektor (SCT) Tento detektor obklopuje pixelový detektor. Prispieva k ur eniu impulzu a vertexu (miesta vzniku astice). Detek ná oblas sa skladá z prúºkov (stripov) preloºených cez seba pri om sú pooto ené o malý uhol. Meria sa priechod astice v rovine detektoru. Celkový po et vy ítacích kanálov je zhruba 6 miliónov. 3.3 Detektor prechodového ºiarenia (TRT) Detektor prechodového ºiarenia je poslednou vrstvou vnútorného detektoru. Pouºíva sa na identikáciu elektrónov a vysokoenergetických miónov. Po et vy ítacích kanálov je pribliºne

5 4 InterLock InterLock je prístroj na kontrolovanie teploty a relatívnej vlhkosti v danom mieste. K prístroju je moºné napoji 3 odli²né typy senzorov. Senzor SHT 7x ktorý meria teplotu a relatívnu vlhkos, 2 User NTC senzory a 8 Hybrid NTC senzorov. V na²om prípade vy ítavame namerané hodnoty z SHT 7x a User NTC senzorov. Pre pripojenie k po íta u pouºívame kábel typu RS232. InterLock je zobrazený na obr. 3. Obr. 3: Julabo CF31 [5] 5 Julabo CF31 Julabo CF31 ( alej len Julabo) slúºi na reguláciu teploty v danom mieste. Pre kontrolu teploty slúºi pripojený externý senzor Pt100. Pre pripojenie k po íta u pouºívame RS232 predlºova ku v ktorej vnútri sú prehodené drôtiky na pinoch 2 a 3. Prístroj Julabo je zobrazený na obr. 4. Obr. 4: Julabo CF31 [6] 5

6 6 Ovládanie prístrojov cez NIMax Pracovné okno programu NIMax je zobrazené na obr. 5. Po spustení je potrebné vybra, ktorým USB portom je prístroj k po íta u pripojený (vi port na obr. 5). Kliknutím na tla idlo 1 (vi obr. 5) sa otvorí pracovné okno ktoré je znázornené na obr. 6. Po nastavení v²etkých parametrov (ako napr. Baud Rate...) ktoré sú ²pecické pre daný prístroj je moºné po kliknutí na tla idlo Input/Output komunikova s prístrojom. Pramaetre pripojenia pre Julabo a InterLock ako aj príkazy na ovládanie týchto prístrojov sú uvedené niº²ie. Pracovné okno na komunukáciu s prístrojom je na obr. 7. Toto okno obsahuje vstupný riadok, kde napí²eme daný príkaz a výstupný riadok v ktorom vidíme výstup z prístroja. Obr. 5: NIMax 6.1 Ovládanie InterLocku Prístroj InterLock by mal by napojený na port pod názvom ASRL4::INSTR"COM4". Parametre pripojenia sú zapísané v tabu ke 1. Ostatatné parametre ostávajú nezmenené. Po zadaní parametrov je dôleºité kliknú na tla idlo Apply changes. Tabu ka 1: parametre pripojenia pre InterLock Baud Rate Data Bits Stop Bits Parity None Príkazy na ovládanie InterLocku je moºné nájs na [5].Príkaz je potrebné zapísa v tvare prikaz, parameter\r Príkazy sú na tejto stránke slúºia najmä na nastavenie parametrov merania. Do pozornosti dávam najmä príkaz idr,100\r ktorý slúºi na vy ítanie nameraných hodnôt. 6

7 Obr. 6: Conguration-Serial Settings Obr. 7: Input/Output Pre komunikáciu s InterLockom je potrebné napísa príkaz v správnom tvare a potom stla i tla idlo Write ím príkaz odo²lete do prístroja. Stla ením tla idla Read sa zobrazí odpove. Treba si v²ak da pozor a stla i tla ilo read viackrát pretoºe prístroj odpovedá niekedy aj v troch krokoch. Odporú am tla idlo Read stlá a aº pokým sa neobjaví ERROR ktorý znamená, ºe prístroj uº neodpovedá a je pripravený na odoslanie al²ieho príkazu. Tak si môºete by istý, ºe 7

8 pri al²om príkaze sa nezobrazí odpove e²te od minulého príkazu. 6.2 Ovládanie Julaba V prípade Julaba je potrebné nastavi na ovládacom paneli Julaba Remote Control mód (MENU -> Conguration -> Conrol -> RS232). Zapnutie módu Remote Control signalizuje písmeno R v hornej asti avej obrazovky. Prístroj Julabo by mal by napojený na port pod názvom ASRL6::INSTR"COM6". Parametre pripojenia sú zapísané v tabu ke 2. alej je potreba kliknú na Flow Control Settings a nastavi hodnotu RTS/CTS (vi obr. 8). Po zadaní parametrov je dôleºité kliknú na tla idlo Apply changes. Tieto parametre by sa mali zhodova s parametrami nastavenými v Julabe. Po zapnutí Julaba by v²ak mali osta zhodné s parametrami zapísanými v tabu ke 2. Obr. 8: Conguration-Flow Control Settings Tabu ka 2: parametre pripojenia pre InterLock Baud Rate Data Bits Stop Bits Parity None Príkazy na ovládanie je moºné nájs v [6] od strany 69. Formát príkazov je prikaz parameter\r kde je dôleºité dodrºa medzeru medzi príkazom a parametrom. V prípade, ºe príkaz neobsahuje parameter (napr. vy ítanie teploty) tak ho nepí²eme (ani medzeru). V tabu ke 3 sú zapísané 8

9 niektoré základné príkazy. Po vpísaní príkazu do príslu²ného riadku je potrebné kliknú na tla idlo Write ím odo²leme príkaz do prístroja. V prípade, ºe o akávame odpove je potrebné kliknú na tla idlo Read. Tabu ka 3: Príkazy na ovládanie Julaba Príkaz Parameter Význam out_mode_05 0 Zastavi pumpu out_mode_05 1 Spusti pumpu out_mode_04 0 Nastavovanie vnútornej/internej teploty out_mode_04 1 Nastavovanie teploty externého Pt100 senzoru out_sp_00 xxx.xx Uloºi teplotu xxx.xx do Setpoint out_mode_01 0 Pouºi teplotu z Setpoint ako pracovnú teplotu in_sp_00 - Hodnota nastavená v Setpoint in_pv_00 - Teplota internej kvapaliny in_pv_02 - Teplota nameraná externým Pt100 senzorom 7 Komunikácia s prístrojmi pomocou ROOTu V programe ROOT som vytvoril dve sady funkcií ktoré umoº ujú komunikáciu s prístrojmi. Niektoré vytvorené funkcie sú sú as ou programu FullControll vytvoreného RNDr. Petrom Kody- ²om, CSc. ktorý umoº uje sú asné ovládanie viacerých prístrojov potrebných pri meraní. 7.1 Prístroj InterLock Prístroj sa vyuºíva na monitorovanie teploty a relatívnej vlhkosti. Medzi dvomi príkazmi je porebné v programe zada asové oneskorenie cca 0.5 s aby prístroj stihol zareagova na v²etky príkazy. Je potrebné príkaz na vy ítanie nameraných hodnôt odosla do prístroja dvakrát pretoºe pri prvom odoslaní nemusí prístroj príkaz rozpozna Funkcia InterLockMonitor void InterLockMonitor(int IDInterLock, oat meast, oat interval, char units) Funkcia po dobu meast v intervaloch interval vy ítava hodnoty namerané senzormi. Hodnoty meast a interval sú v jednotkách units. Výstup sa spracuje a zapí²u sa iba potrebné hodnoty. Parametre: int IDInterlock - ozna uje ID prístroja oat meast - ozna uje ako dlho chceme monitorova teplotu oat interval - ozna uje v akých intervaloch chceme mera 9

10 char units - ozna uje jednotky ostatných parametrov. 's' pre sekundy, 'm' pre minúty a 'h' pre hodiny Sekvencia príkazov: idr,100\r idr,100\r 7.2 Prístroj Julabo CF31 Prístroj sa vyuºíva na udrºiavanie teploty v danom mieste. Vytvoril som v²ak aj funkciu na monitorovanie internej a externej teploty, aby bolo moºné sledova vývoj teplôt po as experimentu. Medzi dvoma nasledujúcimi príkazmi nie je potrebné dáva asové oneskorenie. Prístroj zvládne spracova aj rýchlu sekvenciu po sebe idúcich príkazov Funkcia JulaboIntExt void (int IDJulabo, int IntExt) Funkcia prepína medzi interným a externým módom. Parametre: int IDJulabo - ozna uje ID prístroja int IntExt - 0 pre interný mód, 1 pre externý mód Sekvencia príkazov: out_mode_04 IntExt\r Funkcia JulaboDoStart void JulaboDoStart(int IDJulabo, oat ftemperaturevalue) Funkcia nastaví hodnotu ftemperaturevalue ako internú/externú teplotu a zapne pumpu. Parametre: int IDJulabo - ozna uje ID prístroja oat ftemperaturevalue - ozna uje teplotu, ktorú chceme nastavi Sekvencia príkazov: out_sp_00 ftemperaturevalue\r out_mode_01 0\r out_mode_05 1\r 10

11 7.2.3 Funkcia JulaboDoStop void JulaboDoStop(int IDJulabo) Funkcia vypne pumpu. Parametre: int IDJulabo - ozna uje ID prístroja Sekvencia príkazov: out_mode_05 0\r Funkcia JulaboMonitor void JulaboMonitor(int IDJulabo, oat meast, oat interval, char units) Funkcia po dobu meast v intervaloch interval vy ítava hodnoty interného a externého senzoru. Hodnoty meast a interval sú v jednotkách units. Parametre: int IDJulabo - ozna uje ID prístroja oat meast - ozna uje ako dlho chceme monitorova teplotu oat interval - ozna uje v akých intervaloch chceme mera char units - ozna uje jednotky ostatných parametrov. 's' pre sekundy, 'm' pre minúty a 'h' pre hodiny Sekvencia príkazov: in_pv_00\r in_pv_02\r 7.3 Zapisovanie hodnôt V²etky funkcie zapisujú prevedené úkony do LOG súboru kvôli archivácií. Kaºdý de sa vytvorí nový súbor s názvom prístroja a dátumom v ktorom meranie prebiehalo. Tento súbor má koncovku.log a je moºné ho nájs v prie inku G:\ElectronicRoom\loglibs\. Pri kaºdom zázname je uvedený as, kedy bol prevedený. 8 Zhrnutie Cie projektu povaºujem za úspe²ne naplnený. Nau il som sa komunikova s prístrojmi Inter- Lock a JulaboCF31 pomocou po íta a s vyuºitím programu NIMax. Taktieº som vytvoril potrebné funkcie v programe ROOT ktoré slúºia na ovládanie a monitorovanie prístrojov. Tieto funkcie budú slúºi pri testoch detektorov vykonávaných v laboratóriách UƒJF pre modernizáciu experimentu ATLAS. 11

12 Literatúra [1] [ ] [2] [ ] [3] [ ] [4] [ ] [5] hommels/interlock/interlockcommands.htm [ ] [6] JulaboCF31 manual. Online: american/ pdf [ ] 12