SISTEMA DI ACQUISIZIONE
Il sistema di acquisizione utilizzato per gli esperimenti del Laboratorio
di Fisica A è basato sull’uso di una specifica card, la Flash ADC NuDAQ
PCI-9812 sviluppata dalla ADLink Technology Inc., TAIWAN
(http://www.adlink.com.tw/).
Vantaggio: possibilità di ottenere un sampling del segnale analogico di
ingresso fino ad un “sampling rate” di 20 MHz,
 digitalizzare il segnale in ingresso per finestre temporali
strette fino a 50 ns.
Il Flash ADC permette una “lettura” del segnale analogico variabile nel
tempo, come quella ottenibile per esempio con un oscilloscopio, ma
fornendo direttamente i valori digitalizzati del campionamento del
vostro segnale.
La card PCI-9812 è equipaggiata con 4 convertitori Analogico Digitali a l2 bit
(4096 canali) che lavorano simultaneamente ad una velocità di campionamento
di 20 MHz.
La PCI-9812 Card può essere operata in differenti modi di trigger, utilizzando
sia i segnali che vengono inviati in un canale (trigger interno sia positive che
negative) che un trigger esterno (segnale positivo TTL, cioè un’ onda quadra
positiva di almeno 2 Volt di ampiezza).
Il range della ddp può essere selezionato come ± 1 Volt o ± 5 Volt.
Per il corso di Laboratorio di Fisica A il sistema di acquisizione sarà utilizzato
per registrare:
- segnali formati da uno shaping amplifier (esperimento Compton);
- segnali di output di convertitori tempo-ampiezza (esperimento raggi
cosmici).
Il sistema di acquisizione verrà operato in modo
da campionare dopo il trigger esterno i canali in
uso e di analizzare on-line il risultato del
campionamento in modo da scrivere su disco per
ogni evento il valore del massimo di V=V(t) in
ciascun canale nell’intervallo di conversione
prescelto.
In questo modo di operazione è possibile
ottenere on-line l’ istogrammazione dei dati (lo
spettro) corrispondente a ciascun canale per
poter controllare in linea l’andamento della
misura.
-
-
Nel caso di shaping amplifier il massimo di V=V(t) è proporzionale alla carica
totale prodotta dalla radiazione ionizzante in un dato rivelatore e quindi è
direttamente proporzionale all’energia rilasciata all’interno del rivelatore
stesso.
Nel caso di convertitori tempo-ampiezza il valore del massimo del segnale (in
questo caso il segnale si presenta come un’onda quadra) è proporzionale al
tempo intercorso tra l’arrivo del segnale di start al convertitore e del
corrispondente segnale di stop.
Per ciascuna forma d’onda è opportuno selezionare l’algoritmo che fornisce
il miglior valore di massimo del segnale campionato.
Ogni evento richiede un tempo minimo di processamento durante il quale il
sistema non accetta nuovi segnali in input. Questa situazione si traduce nel
cosiddetto tempo morto del sistema, che e’ definito come la frazione degli
eventi che vengono persi ed è ovviamente funzione del rate con cui gli eventi
vengono rivelati da un dato apparato sperimentale.
ACCENSIONE DEL PC E LANCIO DEL PROGRAMMA MCA
login:
labo
password: ratorio
digitare startx per far partire la sessione grafica
pclabn5> startx
Digitare il nome del programma dell’acquisizione, mca,
pclabn5> mca
INIZIALIZZAZIONE SCHEDA
•
•
•
•
•
Premere su OPTIONS
Selezionare LOAD.
Scegliere il file di configurazione nella directory di lavoro corrente:
“configura.conf”;
Selezionare la carta da attivare da selected card (di default la carta
selezionata e’ la card 0);
Selezionare ADC SETTINGS;
•
•
•
•
Selezionare le impostazioni per il campionamento dei segnali
Cliccare su Apply e successivamente su ACTIVATE/SET CARD;
cliccare su O.K.;
Eventualmente per salvare in un nuovo file le opzioni appena impostate,
selezionare OPTIONSSAVE e digitare il nome del file da salvare (es:
prova.conf).
VISUALIZZAZIONE DEI DATI
•
•
•
•
•
•
•
Tornare sulla finestra principale PJMCA MAIN, selezionare Mode-ADC
(oscilloscope mode) e
Apply, in questo modo vengono visualizzati i segnali d’ingresso.
Aprire una DAQ CANVAS e premere START per vedere i segnali.
Per visualizzare solamente i segnali di determinati canali, selezionare le
corrispondenti caselle su DISPLAY.
Premendo AutoXY, i segnali vengono riplottati su tutta la grandezza
della canvas e come segnale di riferimento viene preso quello settato in
selected channel.
Premere START sulla finestra PJMCA MAIN.
Premere STOP per fermare l’acquisizione.
ACQUISIZIONE DEI DATI SU FILE
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Dopo aver guardato tutti i segnali d’ingresso, si possono settare nel
modo corretto i parametri dell’acquisizione;
cliccare su OPTIONS --> SIGNAL CONVERSION e settare i
parametri per il processamento del segnale.
selezionare il canale interessato (Channel);
Controllare che le impostazioni siano:
a.
Nel caso di segnali amplificati, selezionare l’algoritmo di
conversione Eval max with: maximum;
b.
Nel caso di segnali logici utilizzare l’opzione Eval max with:
logic signal;
Dopo aver settato i parametri per il primo canale, cliccare su Apply to
this channel.
Selezionare un altro canale e ripetere la procedura sopra descritta.
Ripetere la stessa procedura per tutti i canali e chiudere la finestra.
Tornare alla finestra PJMCA MAIN e selezionare SOURCE-FlashADC.
Selezionare Mode-MCA (Multi-Channel Analyzer mode) per visualizzare
gli spettri;
Eventualmente salvare le opzioni impostate su un file .conf: su PJMCA
MAIN cliccare su OPTIONS-SAVE, dare un nome al file e cliccare su
O.K.
•
•
•
•
•
•
•
E’ conveniente salvare i dati in formato binario su un file “.out” :
Destination-File: File
Per salvare i dati su file, cliccare su File e su Open/Close OUTPUT
PJMCA file e dare un nome al file son il suffisso .out.
Aprire una DAQ CANVAS.
Premere START, selezionare la carta e i canali che interessano e results
only. Per registrare non solo il massimo del segnale ma tutti i punti
campionati results only non va selezionato.
Premere REFRESH per aggiornare la DAQ CANVAS.
Cliccando su INFO si hanno informazioni sul tempo ed i rate di
acquisizione.
Per finire l’acquisizione premere STOP e CHIUDERE IL FILE!!!
IMPORTANTE: ricordarsi di chiudere il file una volta terminata la
misura!
•
Per una nuova misura aprire un altro file, fare il RESET ed il REFRESH
della canvas e premere START.
LETTURA DEI DATI DA FILE e SCRITTURA DI UN FILE IN
FORMATO ROOT
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Per rileggere i dati acquisiti in precedenza su di un file: aprire un altro
terminale e lanciare il programma mca.
Nella finestra PJMCA MAIN selezionare SOURCE- File
In questo caso però non bisogna attivare la scheda
Selezionare Mode-MCA (Multi-Channel Analyzer mode) per visualizzare
gli spettri;
Per l’analisi dei dati vera e propria e’ opportuno salvare i dati in formato
“root”:
Selezionare FILE:
su Open/Close INPUT PJMCA file - Selezionare il file da leggere;
su Open/Close OUTPUT T-file – Scrivere il nome del file di output con
suffisso root, “nome.root”
Selezionare START per far partire la lettura del file
Per finire l’acquisizione premere STOP e CHIUDERE IL FILE ROOT!!!
IMPORTANTE: ricordarsi di chiudere il file una volta terminata la
misura!
Selezionare REWIND per ritornare all’inizio del file.
Per un nuovo file aprire un altro file, fare il RESET ed il REFRESH della
canvas e premere START.
ANALISI DATI
ROOT e' un potente software Object-Oriented, scritto principalmente
per Fisica delle Alte Energie, ma estremamente utile anche per
applicazioni di Fisica Nucleare delle Basse Energie e Fisica Applicata.
(http://root.cern.ch).
ROOT per il Laboratorio di Fisica A(LS)
ROOT si compone essenzialmente di un insieme di classi scritte in
linguaggio C++ (oggetti) e di un interprete (CINT) in grado di eseguire,
da linea di comando, oltre il 90% delle istruzioni C++.
Oltre alle istruzioni C++, il CINT accetta altri comandi, che iniziano
sempre col punto '.' . I piu’ utili sono i seguenti:
.q
per uscire
.x nomemacro.C per eseguire la macro
.!comandounix
per eseguire un comando unix
.ls
per vedere la lista degli oggetti presenti in
memoria
.help
per vedere la lista di tutti i comandi
TFile f1(“nomefile.root”);
.ls
pjmca->Print();
TH1F *hist = new TH1F("hist","titolo",1024,0,4096);
questa riga costruisce un TH1F, e hist e' il puntatore dell'oggetto
creato. Per accedere alle funzioni e ai dati, si usa l'operatore freccia
(->)
pjmca->Draw(“ch0>>hist”,”cuts…”,”options…”);
hist->Draw();
hist->GetXaxis()->Set(nbins,a,b);
dove nbins e' il numero di canali dell'istogramma (eventualmente
recuperabile con hist->GetNbinsX()), a e' l'energia corrispondente al
canale 0 e b quella corrispondente all'ultimo canale.
……Integrali e Fit guassiano…..