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Introduzione - Legnaro National Laboratories

1. Back to Ramp setting Go to manual setting Current LINE UPPER LIMIT 70 A NOT IN RANGE LOWER LIMIT 4 A 76 Figura 5 13 Pannello Frontale di controlllo del Line nella condizione di comando manuale Una volta impostato il valore l utente seleziona il comando Add o Subtract a seconda che voglia diminuire o alzare il valore corrente Dal punto di vista progettistico il VI che si occupa delle impostazioni manuali il seguente TaLine_manual_control yi Not in range Current Line error out error in Figura 5 14 Icona e connettori di TaLine manual control vi Questo VI Figura 5 14 ha annidato al suo interno il sub VI di controllo dell intervallo di valori impostati e l unica uscita che prevede quella che mi segnala l allarme nel caso di valori di corrente fuori dalle soglie consentite Un ultima osservazione sul controllo degli alimentatori ad alta corrente riguarda il comando Cancel Ramping Il comando CANCEL RAMPING un comando di sicurezza porta l alimentatore a 0 e lo rende inerte a qualunque altro comando fintanto che il comando non venga sbloccato Questo tipo di sicurezza previsto per 1 soli alimentatori Heat e Line 5 3 1 2 Oven Magnet e Anode Per quanto riguarda invece gli alimentatori che non necessitano di una rampa il loro controllo molto semplificato Troviamo una solo schermata di impostazione dei valori di tensione corrente Figura 5 15 e un solo
2. Figura 5 6 Front Panel di StoreLogBookFE vi Per quanto riguarda invece la creazione dei file di misure questa gestita da un particolare VI lo StoreMeasuresFE vi che verr utilizzato anche per il salvataggio di dati StoreMeasuresFE vi StoreMeasuresFE vi FiguraS 7 stato creato per la creazione e la scrittura dei file di misure per ogni sottosistema Esso analogo al VI utilizzato in una tesi precedente ma sono state aggiunte alcune funzioni per renderlo consono all ambiente in cui inserito 71 StoreMeasuresFE yi Emittanza Quantit di carica Inserita Disinserita FC Comment Es TRACTOR Position Saving Target second ary values file path use dialog Function TARGET DEFLECTOR TRIPLET error in FUG_High voltage dfn tO Inserito Disinserito BF lt Di Figura 5 7 Icona e connettori di StoreMeasuresFE vi error cut In ingresso riceve indirizzo del file di misure relativo al sottosistema desiderato e un numero indicante la funzione da eseguire In caso si voglia fare utilizzo della funzione di scrittura necessario fornire come ingresso anche il cluster contenente le misure da scrivere nel casi Estrattore Target Alto Voltaggio Deflettore Tripletto o dati Stringa o Double per i vampi di Beam Profile Faraday Cup e Emittance Meter Le funzioni eseguite dal VI sono rappresentate in Figura 5 8 Figura 5 8 Funzioni eseguite da StoreMeasuresFE vi Una volta creati 1 file d
3. Line_PUT amp READ yi error in Ser Status ON OFF Start Ramping current Cancel Ramping Desired current Time Set Voltage voltage Y Figura 5 12 Icone e connettori di Line PUT amp READ vi Actual STATUS error out Tutti gli ingressi sono relativi alle operazioni di controllo dell alimentatore mentre le uniche due uscite rappresentano una la propagazione del segnale di errore l altra un stringa che da informazioni sullo stato On Off dell unti Gestione manuale Per quanto riguarda la gestione manuale dell alimentatore Figura5 13 questa stata pensata per consentire un controllo di fino sull impostazione delle corrente nel momento in cui l alimentatore ha gi raggiunto il livello di corrente desiderato e si vogliono apportare delle modifiche che non coinvolgano la creazione di una rampa ma che vengano ricevute ed eseguite istantaneamente Per prima cosa sono stati valutati 1 valori di corrente massimi e minimi che s1 possono raggiungere senza l intervento della creazione di una rampa e si provveduto a creare dei controlli adeguati che per costruzione non consentissero di impostare valori extrasoglia In ogni caso un circuito di controllo ausiliario stato predisposto per avvertire l operatore che il valore selezionato cado al di fuori dell intervallo consentito e a seconda che superi il valore massimo o il valore minimo l istruzione lanciata Imposta come valore il valore massimo o quello minimo
4. CAOpenPVChannel vi PY name channel number Time ut 10 0 error out error in ino error CAOpenPYChannel vi dove TimeOut espresso in secondi e per default vale 10 per tutti i VI Channel number restituisce 11 numero del canale riferimento della PV CASynceGet vi Alarm status Alarm severity Channel number Timestamp Type Short Data short Index 0 error out Length 1 error in no error CASYncGetShort vi dove 41 Type Short or Char Double Enum Float Long String indica semplicemente il tipo di dato Il VI non usa un proprio valore Il programmatore deve settare 1l tipo della PV Index e Length has hanno valore di default per gli scalari CASyncPut vi has context Channel number Data char Index 0 Tila out error in no error CASYyncPut vi dove Data Char or Double Enum Float Long Short String un array Se il dato uno scalare il programmatore deve usare array di dimensione 1 Index 0 esprime l offset dell array di PV Un ultima precisazione per ci che rigurda tipi di dato LabVIEW ed Epics si differenziano Sotto la lista di tipi di dato che il programmatore dovrebbe usare LabView U8 per EPICS char LabView DBL L 8 per EPICS double num LabView U16 per EPICS enum loat LabView SGL LE2 per EPICS float mga LabView 132 mi per EPICS long LabView I16 m per EPICS short Stringi LabView string per EPICS string 3 4 4 Alcune osservazioni Ope
5. pari a circa 300 si riescono cos a separare in base alla massa 1 vari elementi 23 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Il separatore di massa seguito da un separatore isobaro avente una risoluzione pari a 15000 che permette di separare isotopi tra loro isobari come il Cs e lo Sn tra loro isobari Per migliorare la capacit di selezione dei separatori isobari necessario operare con un energia in ingresso dell ordine dei 200 keV questo possibile se sia il target che il primo separatore vengono montati in una piattaforma HV a 250 kV A questo punto il fascio radioattivo pu essere direttamente convogliato alle sale sperimentali ed utilizzato in esperimenti che richiedono fasci radioattivi di bassissima energia oppure essere post accelerato La post accelerazione viene ottimizzata mediante l impiego di un Charge Breeder un dispositivo in grado di incrementare la carica degli ioni prima dell iniezione del fascio esotico attraverso PIAVE che rappresenta il primo stadio di post accelerazione prima dell ingresso in ALPI acceleratore LINAC superconduttore Il complesso PIAVE ALPI da molti anni in funzione ai LNL ma negli ultimi tempi stato sottoposto ad un numero significativo di miglioramenti In particolare mentre prima consentiva la produzione di fasci ioni stabili ora pu essere impiegato come un acceleratore di RIB In Figura visibile una rappresentazione schematica i
6. secondariamente LabVIEW e C hanno formati diversi per alcuni tipi di dato A questo scopo 1 programmi C sono stati sviluppati e implementati nella EpiesToLabView dlIl e sono stati creati alcuni VI che racchiudono al loro interno le funzioni principali sviluppate nella DLL Il modello di comunicazione al CA utilizzato in questa tesi sfrutta appunto questi VI Dai vari test sono sorti alcuni problemi che hanno suscitato delle critiche sulla solidit di un sistema comunicativo di questo tipo e a questo proposito stata proposta un alternativa potenzialmente valida sviluppata dalla National Instruments e ancora in fase di collaudo Nel prossimo capitolo verr descritto il software LabVIEW utilizzato nello sviluppo dell interfaccia e verr focalizzata l attenzione sulle strutture e sulle funzioni che si sono rivelate maggiormente utili 48 Capitolo 4 Il software LabVIEW 49 Capitolo 4 II software LabVIEW In questo capitolo verr presentato il software LabVIEW utilizzato nella realizzazione del sistema di controllo dell apparato Front End Verranno descritte in primo luogo le caratteristiche generali del linguaggio secondariamente si focalizzer l attenzione sugli aspetti funzioni e strutture che si sono rivelati maggiormente significativi e utili in fase di realizzazione 4 1 Cos LabVIEW LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench un ambiente di sviluppo di programmi applicativi partic
7. stop A questo punto tutte le macchine a stati si porteranno nello stato di chiusura senza errore il segnale uscir dai rispettivi cicli while e automaticamente tutti 1 generatori in uso saranno portati a valore 0 e poi spenti La lettura dei dati verr interrotta e si chiuder il programma LabVIEW 5 6 Test e Collaudi Il monitoraggio e la modifica di PV EPICS attraverso un interfaccia di memoria condivisa con LabVIEW gi possibile e verificato Duranti 1 mesi di Novembre e Dicembre sono state svolte delle operazioni di test sugli alimentatori della camera Target allo scopo di collaudare non solo il funzionamento degli alimentatori stessi ma la validit del sistema di controllo relativo ai soli alimentatori Target Line Oven Anode Magnet Sono state testate delle rampe di corrente fino a un valore di 70 A per entrambi gli alimentatori Heat e Line con un carico resistivo opportunamente installato per l occasione come mostrato in Figura 5 40 9I MeasuresTime min I target A 19 12 2009 16 30 08 19 12 2009 16 30 28 19 12 2009 16 30 49 19 12 2009 16 31 09 19 12 2009 16 31 29 19 12 2009 16 31 49 19 12 2009 16 32 10 19 12 2009 16 32 30 19 12 2009 16 32 59 19 12 2009 16 33 19 19 12 2009 16 33 40 19 12 2009 16 34 00 19 12 2009 16 35 20 19 12 2009 16 35 40 19 12 2009 16 36 01 19 12 2009 16 36 21 19 12 2009 16 36 41 19 12 2009 16 37 01 19 12 2009 16 37 22 19 12 2009 16 37 42 310 310 310 310 310 310 310
8. lae6ild XDOX0GA rR a Falfasese b aL Items Files Project Items Paths E E Project Trip switch lvproj C Documents and Settings INFN_1 Desktop Trip switch Iyproj IM My Computer c T New gt C Documents and Settings INFN_1 Desktop Read_Trip_Curr Iylib Open i Explore amp SU Show in Files View Ctrl E 1 Add gt Find Project Items Save gt Find gt Show Error Window Deploy All Undeploy Multiple Variable Editor Create Variables Create Bound Variables Export Yariables Import Yariables Arrange by gt Expand All Collapse All Remove from Project Rename F2 Properties Figura 3 11 Esecuzione del Deploy sulle nuove variabili Un interfaccia costruita in questa maniera ha un aspetto del tipo Read_TripCurr vi Block Diagram on Trip switch lvproj My Computer Read_TripCurr vi Front Panel on Trip switch lvpro Mon File Edit wiew Project Operate Tools Window Help A File Edit View Project Operate Tools Window Help ainle EAZ m orane E Read_TripCurr Trip_switch_1 Read_VAL error in Lezi hood n n n n m AHE error out Trip switch Ivproj My Computer lt i pe Figura 3 12 Block Diagram di Read_TripCurr Figura 3 13 Front Panel di Read_TripCurr come mostrato in figura 3 12 e 3 13 3 6 2 Conclusioni Le prestazioni di questo nuovo modello non sono ancora state testate e non ancora possibile quindi trarre delle conc
9. mA Current 2 mA Current 3 mA Current 4 mA Current 4 o 0 100 E Time Time Time Time Fgiura 5 35 Pannello Frontale dei valori letti del Delflettore Una volta che siano stati definiti quindi 1 valori impressi agli alimentatori relativi alla camera del Target e a 1 vari sottosistemi per l estrazione l accelerazione e la geometria del fascio il passo finale quello di andare a valutare le prestazioni della sorgente e dell apparato cos costruiti A questo scopo sono stati progettati e alcuni anche gi installati degli apparecchi di studio delle caratteristiche del fascio che forniscono indicazioni sulla quantit di carica rilevata sul profilo geometrico del fascio e sull emittanza Nel prossimi paragrafi verr fornita una breve presentazione di questi strumenti in quanto essi sono ancora in fase di gestione a livello hardware o addirittura per quanto riguarda 11 misuratore di emittanza ancora in fase di progettazione 5 5 Studio delle caratteristiche del fascio Dopo aver eseguito tutte le operazione necessarie a conseguire 11 miglior fascio di ioni dal punto di visto qualitativo ne s1 studiano le caratteristiche attraverso tre strumenti Beam Profiler Faraday Cup e Emittance Meter Per quanto riguarda il flusso di segnale in questo caso non si pu avere una condizione discriminante che mi attesti quando trasferire il controllo a questi strumenti poich il meccanismo di valutazione della bont
10. raggiunge una determinata concentrazione all interno dei tessuti organici da analizzare il soggetto viene posizionato nello scanner 13 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici L isotopo di breve vita media decade emettendo un positrone Dopo un percorso che pu raggiungere al massimo pochi millimentri il positrone si annichila con un elettrone producendo una coppia di fotoni di energia paragonabile a quella dei raggi gamma emessi in direzioni opposte tra loro sfasate di 180 lungo la stessa retta Tali fotoni vengono successivamente rilevati dal dispositivo di scansione grazie anche all impiego di speciali tubi fotomoltiplicatori Punto cruciale della tecnica e la rilevazione simultanea di coppie di fotoni i fotoni che non raggiungono il rilevatore in coppia cio entro un intervallo di pochi nanosecondi non sono presi in considerazione Dalla misurazione della posizione in cui i fotoni colpiscono il rilevatore ogni coppia di fotoni individua una retta si pu ricostruire la posizione del corpo da cui sono stati emessi teoricamente con due coppie di fotoni e dunque con due rette e possibile individuare il punto di emissione dei fotoni permettendo la determinazione dell attivit o dell utilizzo chimico all interno delle parti del corpo investigate Lo scanner utilizza la rilevazione delle coppie di fotoni per mappare la densit dell isotopo nel corpo la mappa risultante rappr
11. 17 12 2009 16 30 13 17 12 2009 16 30 19 17 12 2009 16 30 24 17 12 2009 16 30 29 17 12 2009 16 30 34 17 12 2009 16 30 40 17 12 2009 16 30 46 17 12 2009 16 30 51 17 12 2009 16 30 56 17 12 2009 16 31 02 17 12 2009 16 31 07 17 12 2009 16 31 12 17 12 2009 16 31 17 17 12 2009 16 31 23 17 12 2009 16 31 28 17 12 2009 16 31 34 17 12 2009 16 31 39 17 12 2009 16 31 45 17 12 2009 16 31 50 243 243 243 243 243 243 243 243 243 243 243 244 244 244 244 244 I line A 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 I magnet A I oven A 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 1 998 1 998 4 999 4 999 4 999 4 999 4 999 4 999 4 999 4 999 4 999 10 001 10 001 10 000 10 001 10 001 10 001 0 998 0 997 0 000 V_anode V 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 Per quanto riguarda il funzionamento del sistema di controllo completo questo in fase di collaudo e a breve potr essere testato insieme a un altra interfaccia in linguaggio CSS durante le prime prove di alta tensione che
12. Tra i diversi stati utile soffermarsi sui due stati principali l impostazione delle rampe di corrente e la gestione manuale Impostazione Rampe L impostazione delle rampe avviene da Pannello Frontale attraverso il riquadro dedicato all alimentatore Line Figura 5 11 Back to Ramp setting I Desired current j LIME T Go to manual setting Start Line Ramps Time Ramping LINE Ho seconds fi 15 Set MAXIMUM Max Yoltage LINE n 15 voltage Figura 5 11 Pannello Frontale di controllo della alimentatore Line La corrente desiderata pu essere impostata attraverso il controllare a rotella o per una maggiore precisione attraverso quello digitale A questo punto va inserito un tempo di salita o di discesa espresso nell unit di misura che si preferisce utilizzando stringhe seconds minutes hour a cui sono associati rispettivamente 1 valori 1 60 3600 cio 1 valori che permettono la conversione in secondi di ogni unit di misura considerata Cliccando il comando Start Line Ramp l alimentatore per come configurato provveder da s a creare degli step di salita secondo la formula A Cd Ca At 75 Dove A l ampiezza di ogni step Cd la corrente desiderata Ca la corrente attuale At l intervallo di tempo desiderato Dal punto di vista progettistico lo strumento che si occupa di tutte le operazioni relative all alimentatore in causa il seguente VI Figura 5 12
13. da un connettore che sia un terminale o un semplice filo di connessione A questo proposito si pone anche l utilizzo di un particolare strumento di debug il cluster di errore 4 3 5 Cluster di Errore Per ci che riguarda il linguaggio LabVIEW con il termine cluster si vuole indicare un contenitore con all interno dati di diverso tipo 60 In particolare un cluster di errore Figura 4 15 una unit costituita da e un indicatore booleano che indica se lo status OK o se si verificato un errore e un indicatore numerico che fornisce 1l numero di codice dell errore eventualmente verificatosi e un indicatore di tipo stringa che restituisca la descrizione dell errore eventualmente verificatosi status code Figura 4 15 Cluster di errore Oltre ad essere un valido strumento di debug il cluster di errore consente un controllo a livello di Block Diagram del flusso di dati di cui si accennava in precedenza Nello sviluppo del sistema di controllo di cui si occupata questa tesi il cluster di errore risulta essere il principale mezzo di gestione del dataflow Attraverso questa semplice struttura il programmatore decide attraverso semplici sotterfugi logici vedi Figura 4 16 4 17 quando e come trasferire il controllo di segnale a una relativa sottostruttura Tutto questo per una questione di pura logicit di livelli esecutivi ma anche per evitare di sovraccaricare il programma interrogando sottostruttu
14. del fascio retroattivo ovvero studia 1 valori attuali allo scopo di valutare quali modifiche effettuare per ottenere prestazioni ancor migliori E per questo che stato stabilito che per Default il flusso di segnali arrivi anche a questi strumenti dopo 20 minuti dall accensione della macchina si visto infatti tra 1 vari test sul RampUp degli alimentatori che il tempo necessario a raggiungere alti valori di corrente si aggira sul 10 15 minuti 88 Vediamo di seguito il controllo e l estrapolazione di dati relativi a ogni strumento 5 5 1 Faraday Cup La Faraday cup una sorta di cucchiaio in metallo conduttore disegnato per catturare particelle cariche in condizioni di alto vuoto La corrente risultante pu essere misurata e utilizzata per determinare il numero di cariche che colpisce il cucchiaio Quando un fascio o un pacchetto di ioni colpisce il metallo questo acquisisce una piccola carica netta mentre gli ioni sono neutralizzati Il metallo pu essere scaricato a misurare una piccola corrente equivalente dalla quale si pu evincere il numero di ioni Il segnale ricevuto dunque u dato di tipo quantitative visualizzabile attraverso un grafico ampiezza tempo e un indicatore digitale come mostrato in Figura 5 36 Amplitude Figura 5 36 Pannello Frontale di visualizzazione dei dati ricavati della Farday Cup Per quanto riguarda l indicatore di STATUS FARADAY CUP questo fa riferimento alla posi
15. delle directory su cui verranno salvati i dati successivi Dal punto di vista del programmatore questo implementato attraverso una semplice porta AND con ingressi i dati booleani delle due condizioni dal punto di vista dell utente la schermata iniziale che l operatore si vede davanti sar quella in Figura 5 4 5 5 a DEK iti __ SSA GIS ERE NE NE NE SENESE NE NE EEE ENEA EEERENZO a Istbpizii IT FI A EMITTANCE METER PROCESS FINISHED Haet HHH il Front_End SPES control system tem s and conditions before using thi ement signed by INFN Legn j TTCS Thin Target ControkSy he terms oft SAI z v Its functio The sale of this softwar Please e mail suggestior mauro giacchin AE Figura 5 4 Pannello Frontale della schermata iniziale nella sezione Monitoring ITERFACE FINAL vi Front Panel Edit view Project Operate Tools Window Help TE 11 150 Aopication rot Roid Gigi i BAAR AE e E a ice ne Measure FURNACES LogFileName_FURNACES FR C Documents and Settings spes Desktop Logbook FURNACESI Measure DEFLECTOR LogFileName _DEFLECTOR n C Documents and Settingsispes DesktopiLogbook T DEFLECTORI Measure TRIPLET LogFileName_TRIPLET n C Documents and Settingsispes DesktopiLogbook J TRIPLET triplet Measure FUG LogFileMame_HY 3 C Documents and Settings spes DesktopLogbook T FUGIfug Measure EXTRACTOR LogFileMame_ EXT
16. estrarre gli ioni e convogliarli in un unico fascio Figura 5 21 Blocco di estrazione del fascio 80 Il controllo dell estrattore pu avvenire sia a livello di PLC che di interfaccia utente I segnali di controllo a disposizione sono un tipo di dato Double che esprime la posizione desiderata e un tipo di dato Boolean che comandi all estrattore di portarsi alla posizione prescelta Figura 5 22 Extractor desired position i 0 000 e Figura 5 22 Pannello Frontale di comando dell estrattore La decisione se effettuare il comando da locale PLC o da remoto interfaccia LabVIEW a carico del PLC l utente non ha accesso al comandi dell estrattore fintanto che dal touch screen del PLC non vengo impostato il controllo da remoto La gestione dell estrattore siffatta non del tutto completa Infatti a seconda cella sorgente di ionizzazione in uso le libert di movimento dell estrattore saranno diverse e quindi diverso deve essere il sistema di controllo relativamente ad esse Per adesso comunque con questo tipo di sorgente l intervallo di movimento si aggira sul 13 cm 5 4 1 2 Alimentatore per l Alto Voltaggio L alimentatore per l alto voltaggio ha un sistema di controllo notevolmente pf Nn HIGH VOLTAGE meno complesso degli alimentatori esaminati fino a questo momento Lavoro STATO FUNZIONE per mezzo di un unico VI il Fug PUT amp READ vi di cui parleremo in seguito Lettura stato ON OFF Vi li F h F
17. in particolare poich le propriet elettroniche ed ottiche dei semiconduttori dipendono oltre che dal tipo 12 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici di semiconduttore anche dalle sue dimensioni si e dimostrato che in semiconduttori molto piccoli tali propriet a possono essere sensibilmente alterate da un difetto presente con concentrazione minore di 1012 atomi cm3 Per controllare in maniera affidabile le prestazioni dei semiconduttori sono quindi necessarie tecniche sperimentali che combinino un alta sensibilit chimica con un alta sensibilit per la determinazione di basse concentrazioni di difetti Per decenni la principale tecnica di rilevazione delle impurit all interno di un cristallo e stata il channeling in tale tecnica si ha che un fascio di ioni viene guidato lungo le righe atomiche o lungo 1 piani del cristallo canali Non e possibile tuttavia determinare concentrazioni di difetti inferiori a 1018 atomi cm3 anche se le sensibilit di tale tecnica pu essere profondamente aumentata impiantando all interno del cristallo impurezze radioattive che emettono particelle cariche emission channeling La misura dell emissione lungo differenti direzioni cristalline permette la determinazione del sito cristallografico dell atomo emittente con un accuratezza di pochi decimi di A 1 3 3 Applicazioni mediche la Tomografia ad Emissione Positronica Prima di procedere si
18. macchina a stati di Moore cluster di errore property node Measurement amp Automation Explorer e Capitolo5 In questo capitolo viene presentato il programma realizzato per il monitoraggio del Front End in particolar modo delle operazioni relative a alimentatori della camera Target sottoblocchi di estrazione accelerazione e geometria del fascio strumenti di valutazione della bont del sistema Introduzione Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici Capitolo 1 Il progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici 1 1 Introduzione L atomo l unit che determina le propriet degli elementi presenti in natura le propriet chimiche dipendono principalmente dalle caratteristiche della nube elettronica esterna mentre le propriet fisiche sono dovute alle caratteristiche geometriche dei reticoli cristallini La maggior parte della massa dell atomo pi del 99 9 si concentra nel nucleo un entit composita costituita da protoni particelle a carica positiva e neutroni particelle elettricamente neutre chiamati genericamente nucleoni ed aventi massa circa 1800 volte pi u grande degli elettroni 1 La stabilit del nucleo garantita dalla presenza di una intensa forza di attrazione tra 1 nucleoni definita interazione forte che si manifesta con efficacia a distanze inferiori alle dimensioni nucleari e bilancia la repulsione elettrostatica tra 1 protoni carichi positivame
19. reazioni nucleari relative ai principali cicli astrofisici e le caratteristiche di decadimento di molti nuclei tuttora sconosciuti Queste essenziali informazioni includono 1 tempi di vita le masse ed i principali canali di decadimento di un numero di nuclei chiave lontani dalla stabilit Le reazioni nucleari coinvolgenti nuclei instabili possono essere misurate unicamente con un fascio radioattivo per tale motivo si prevede che la nuova generazione di facility per la produzione di fasci radioattivi risulter di fondamentale importanza per la comprensione della sintesi elementare nell Universo 15 16 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Il principale obiettivo del progetto SPES ai LNL e di fornire fasci di ioni ricchi di neutroni che permettano di svolgere ricerca all avanguardia in fisica nucleare I fasci esotici neutron rich sono prodotti attraverso la fissione nucleare indotta bombardando il target di produzione realizzato in carburo di uranio con un fascio di protoni di 40 MeV e 200 uA di corrente per una potenza totale di 8kKW 7 Nei seguenti Paragrafi verr presentata la struttura della facility SPES ed 1 suoi principali elementi costituenti Successivamente si passer alla descrizione del front end offline attualmente impiegato nei Laboratori Nazionali di Legnaro per le attivit di ricerca e sviluppo Infine verranno introdo
20. 310 310 310 310 311 311 311 311 311 311 311 311 311 5 di b Figura 5 30 Cablaggio di resistenza per test sugli I line A 4 00 16 1 24 12 31 09 39 80 48 66 56 74 62 98 70 00 70 00 70 00 70 00 62 67 56 30 48 79 40 01 32 43 24 00 15 65 4 01 I magnet A I oven A 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 alimentatori 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 000 Il comportamento tanto del sistema di controllo quanto degli alimentatori risultato ottimo e di seguito sono riportati alcuni file di Log relativi ai test sull unit Line e sull unit Heat V_anode V 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 0 180 Altri test sono stati effettuati sull alimentatore Oven in collaborazione con Lisa Biasetto e Alberto Calore per test di ionizzazione su Mass Marker di varie composizioni Di seguito sono riportati i grafici di andamento di tensione e corrente relativi ai test sull unit dell Oven 92 MeasuresTime min I target A 17 12 2009 16 30 08
21. 4 0 E a 0101 EREE A S E E A E A E E E ie 62 wE One USON es E E E A EENT T T E E 63 Capitolo 5 IL SISTEMA DI CONTROLLO DELL APPARATO FRONT END 66 Sil MOGU ONC lele i 66 S2cInizializzazione e lettura dello Status 69 Size IMIZIAZZaziIone ile 70 piorebosBooFEB ii alia 71 StioreMessurssEBEx ipse aria 71 Izz Lettura NOSTA oa ona ria ORTA ai ala rata ORI 73 S 3 AlmenitatoridelWaroek reed dica erat 74 Jl Impostazione delle G0ftehti elia 74 5a 74 Mpostazione Rampe canta 75 Gestione Manuale 76 3 32 Over MaoneteAnodea eee ea T 53 324 Impostazione delle tensioni srrrli OA 78 5 3 2 1 Lettura dei valori degli alimentatori del Target i 78 TARGE T read Vies Virose a E E A 78 5 4 Blocchi di estrazione accelerazione focalizzazione eee 80 SAL DOS AZIONE dela Reel 80 SO SI E D e AE D RR RO A O E E A AI IR ESA 80 541 2 Alimentatore per L Alto Voltaggio eiciia rne a E OE TAE SI 54 15 Derlettoree Empletto 0 QUadupolo sar ilaele 82 De NectOr WEE Araldico 84 SA2 Lena dEr Vilo aired OEE E A EEE AER 85 DARE oo a a AA E 85 5422 Almentatoreper LAIO Voltal Sea 86 5 42 32 Deflettore e Tripletto 0 Quadrupolo sr 87 Sd odede lle caratteristiche delias Onse e E EA O TONTA TOTEE 88 JeF araday perielio 89 5 52 Bean Pollo 90 5 oBmttanceMekra rbt 91 IO Leste COlI beraiena A A E E E EE 91 Biblici 95 Introduzione Introduzione affrontando di volta in volta nuove e stimolanti
22. C R Casaccia s n 2003 12 Agosteo S et al Advances in the INFN Legnaro BNCT Project for Skin Melanoma Proc of Int Physical and Clinical Workshop on BNCT Candiolo Torino February 7 2001 13 Kirchner R Nucl Inst Meth B 126 135 140 1997 14 Zhang Y Nucl Instr and Meth in Phys Res A 521 72 107 2004 15 Alton G D Applied Radiation and Isotopes 64 1574 1603 2006 16 Lau C Nucl Instr Meth in Phys Res B 204 246 250 2003 17 Stracener D W Nucl Instr Meth in Phys Res A 521 126 135 2004 18 Manuale D installazione Uso e Manutenzione Forno Per Trattamenti Termici ad Alto Vuoto 2007 95 Bibliografia 19 L Costa M Giacchini R Izs k J Vasquez E Bindi M Montis A Andrighetto G Bassato P Benetti L Biasetto M Manzolaro B Monelli R Oboe G Prete D Scarpa Control system developments for the SPES project 2009 20 Corso LabVIEW per la preparazione all esame CLAD s l National Instrument Italy 2005 21 Blokland D Thompson and W A Shared Memory Interface Between LabView and EPICS ORNL Oak Ridge TN USA s n 2003 22 Network Attached Devices pp 151 153 W Blokland T Shea M Stettler Mainz Germany DIPAC2003 May 5 7 2003 23 M Zavagnin Modellazione solida e sviluppo dell apparato di misura di conducibilit termica per il progetto SPES Tesi di Laurea Triennale Universit degli Studi di Padova s n a a 2008 2009 24 A Bara
23. Figura 1 1 Carta dei nuclidi 8 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici I nuclei con eccesso o difetto di neutroni e quindi lontani dalla valle di stabilit sono radioattivi e decadono con emissione di particelle alfa beta neutrini e raggi y Tali nuclei instabili vengono comunemente chiamati esotici e al momento circa 2000 di essi sono stati prodotti e caratterizzati in laboratori di ricerca di tutto il mondo Calcoli teorici prevedono tuttavia l esistenza di un numero di nuclei esotici molto pi elevato si stima siano oltre 6000 ed e quindi possibile che molti di essi siano presenti nella cosiddetta terra incognita la quale comprende la regione ricca di neutroni neutron rich e quella dei nuclei superpesanti SHE Super Heavy Elements La carta dei nuclidi individua e classifica i nuclei in base al numero di protoni Z e al numero di neutroni N I nuclei definiti stabili quadratini neri sono quelli non radioattivi oppure aventi tempo di decadimento comparabile all et della terra o addirittura superiore La regione di colore giallo e quella dei nuclei artificiali che possono avere vita piu o meno breve a seconda dei casi Aggiungendo neutroni o protoni ad un nucleo ci si allontana dalla valle di stabilita fino a raggiungerne 1 limiti detti drip lines caratterizzati da una diminuzione della forza di attrazione tra neutroni e protoni tale da non garantire pi u la st
24. Machine Step Number p T LINE close 200 Default read statuts OMLOFF 201 Read command 202 Set new Ramp 206 Set manual values 2000 Turn OFF power unit and close 2001 Turn OFF power unit and close with error i error occurred j Figura 4 10 Esempio di macchina a stati in LAbVIEW Il modello di macchina stati dunque un comodo costrutto LabVIEW implementabile attraverso una case structure contenuta in un ciclo while L esecuzione di casi particolari della struttura determinata dalla uscita dal caso precedente o nel caso della prima esecuzione dal selettore di ingresso di controllo Il controllo dell ordine di esecuzione dei casi affidato a uno shift register Dal cablaggio dell uscita da un caso al caso successivo il cablaggio sul lato destro dello 57 shift register e il cablaggio dell ingresso al selettore di caso dal lato sinistro dello shift register consente di eseguire le operazioni rispettando l ordine in base al quale vengono eseguiti 1 vari stati 4 3 2 Property Node Consentono di modificare propriet di controllori ed indicatori durante l esecuzione del programma SI costruiscono cliccando su controlli o indicatori con 1l tasto destro e s1 segue 11 percorso mostrato in figura 4 11 Class ID Class Name Dwyiner id Owning WI Bounds b Position b Blinking pater caption b visible Items Data Binding b Find Control D
25. Name2Id che associa un indice al nome della variabile Dal lato dell IOC 1 nomi delle variabili sono 1 nomi delle variabili di processo Process Variable PV che devono essere definite prima dell avvio dell IOC per mezzo del db file di cui s1 parlato prima Il programma LabVIEW che effettua l operazione di conversione del nome chiamato GetPVs Tale programma dichiara le variabili che interessano al programmatore Fornendo pochi dettagli specifici di EPICS riguardo alla variabile come lo scan rate in aggiunta al GetPVs l utility GenerateDB dispone delle informazioni sufficienti alla generazione del file db del file di startup dell IOC e di un foglio di calcolo elettronico che documenti le variabili generate Tale meccanismo fornisce un singolo punto in cui sono definite le variabili della shared memory e le PV EPICS da parte del programmatore LabVIEW e nel codice LabVIEW In definitiva ci che nella pratica accade LabVIEW avvia l IOC utilizzando un file di comando e registra gli eventi che deve ricevere L IOC a questo punto si avvia e crea le variabili shared memory basandosi dal file db generato dal GetPVs Successivamente 1l GetPVs trover e memorizzer gli indici delle variabili in variabili globali LabVIEW A questo punto l interfaccia shared memory stata stabilita ed il programma LabVIEW pu continuare 3 3 4 Conclusioni sulla Shared Memory L interfaccia Shared Memory fornisce un
26. VI adibito ad essa STATUS MAGNET ON gg 80 geni 60 Desired Current p Y y Set Current MAGNET Io ale i A Sa 0 110 MAX Yoltage MAGNET Aao o di Liana I Figura 5 15 Pannello Frontale di controllo dell alimentatore Magnet Una volta impostati 1 valori desiderati l Oven si porta automaticamente nella schermata di Figura 5 16 dove l operatore deve scegliere se vuole inserire una nuova corrente o se vuole portare l alimentatore al valore 0 tI STATUS MAGNET ON Figura 5 16 Pannello Frontale di controllo del Magnet 5 3 2 Impostazione delle tensioni Per quanto riguarda l impostazione delle tensioni invece questa si rende indispensabile nel caso di resistenze di uscita particolarmente elevate Per ci che concerne l apparato del Front End quest eventualit non dovrebbe interessarci in ogni caso possibile modificare 11 valore di tensione semplicemente cliccando Set MAX Voltage dopo aver inserito il valore di tensione desiderato che per Default impostato al massimo valore raggiungibile dall alimentatore 5 3 2 1 Lettura dei valori degli alimentatori del Target Oltre all impostazione dei valori di corrente e tensione si ha la lettura nonch il salvataggio di questi ultimi nei file di misura A capo del procedimento troviamo il VI TARGET read values vi 1 quale si trova all interno di un ciclo while che ogni 200 ms va a leggere le variabili di interesse TARGE
27. confinati e in particolare le interazioni tra i nucleoni all interno del nucleo sono diverse da quelle esistenti tra due nucleoni liberi in quanto esse dipendono anche dalla densit di protoni e neutroni associata al particolare tipo di nucleo Al momento non esiste una formula generale che consenta di quantificare l entit delle interazioni nucleari per tutti i nuclei rappresentati nella Figura 1 1 in quanto i calcoli quantomeccanici sono applicabili unicamente ai nuclei pi leggeri L obiettivo della fisica nucleare e di ottenere una trattazione unitaria che e permetta di derivare l effettiva interazione tra le particelle nucleari elimini le incongruenze dei modelli correnti e sia applicabile anche ai nuclei aventi rapporto protoni neutroni estremo nuclei esotici A questo proposito 1 fasci di ioni radioattivi possono fornire un prezioso contributo Misura della dimensione del nucleo i nuclei Halo La dimensione del nucleo e legata al numero totale di nucleoni che lo costituiscono indicando con A il numero di nucleoni si ha che la semplice relazione R ROA1 3 1 2 permette di determinare il raggio nucleare R in funzione di tale parametro mentre RO e una costante pari a 1 2 fermi 1 Tuttavia allontanandosi dalla valle di stabilita si possono incontrare notevoli deviazioni da tale legge in quanto le energie di legame tra le particelle di uno stesso nucleo possono diventare cos 1 piccole da causare la formazio
28. di corrente di 1320 A con tensione 10 V e potenza massima 14 kW L alimentatore Line composto da un master pi 2 alimentatori Slave in parallelo e il complesso pu raggiungere un valore di corrente di 660 A con tensione 15 V e potenza massima 9 kW Il controllo stato cos gestito CONDIZIONE STATO SUCCESSIVO On 201 Off 200 stop T 2000 error T 2001 Back to ramp setting T 202 Start new ramp T 202 Go to Manual setting T 206 No command 201 stop T 2000 error T 2001 200 stop T 2000 error T 2001 Back to Ramp setting T 202 No command 206 Stop T 2000 Error T 2001 A seconda della condizione che si verifica la macchina si porta allo stato comandato Da notare come le condizione di errore e di stop siano presenti in tutti gli stati questo perch in ogni momenti 74 il programma deve essre in grado di interrompere l esecuzione Questa necessit stata implementata imponendo la verifica di queste condizioni all uscita di ogni stato come possibile vedere dalla Figura 5 10 TE State Machine Step Number ii rmontToRING SIGNALS 7 Tab control_status Control_Status Start Ramplp Y Ramplp Start Ramplp Y Tab control_uime Control Tab Control LINE SET VALUES 7 VALUES SET VALUES 7 Tab Tab control_pisclaim 4k 4 Target Y 4 Target Y Tab Tab control_soTTOINSIEMI_SET Cancel Ramping o IL ror occurred Fror occurred i m status H IND Figura 5 10 Verifica condizioni alla fine di ogni stato
29. di diagnosticare univocamente l entit dell errore 3 5 Conclusioni L adozione di un software di controllo unico come EPICS stata dettata dalla necessit di unificare sotto un unico protocollo di comunicazione strumenti dalle caratteristiche molto differenti tra loro A livello di interfaccia utente stato invece scelto il linguaggio LabVIEW Allo scopo di garantire una connessione tra le due applicazioni interviene l interfaccia Shared Memory che grazie alla sua struttura interna e alle sue componenti fornisce al programmatore una serie di software da utilizzare nello sviluppo della sua applicazione e non quindi tenuto a a conoscere l IOC EPICS Tra le componenti della Shared Memory quella pi degna di menzione la DLL la quale implementa una serie di funzioni con cui il processo Client si relazione al CA Purtroppo dato che LabVIEW non supporta meccanismi di callback e alcuni tipi di dato differiscono dai tipi di dato C 1 programmi C sono stati sviluppati e implementati nella EpiesToLabView dll e sono stati sviluppati alcuni VI nella libreria EpiesToLabview Durante l esecuzione dei test si sono verificati diversi errori non tanto di logica interna del sistema ma riguardanti 11 modello di comunicazione adottato Le possibili critiche che possono quindi essere mosse a un modello comunicativo di questo tipo sono innanzitutto la mancanza di un protocollo di errore adeguato e una diagnostica poco esplicativa
30. di sostegno effettuata una chiamata per supportare la scrittura del dato nella shared memory da parte della DLL Il timestamp EPICS o a scelta del sistema viene passato insieme alla variabile di memoria condivisa e messo a disposizione di LabVIEW Dall applicazione LabVIEW 1 dati possono essere processati in modo asicrono specificando uno scan rate tra gli attributi SCAN del record EPICS Se si vuole invece effettuare un operazione sincrona il campo SCAN impostato come I O interrupt In tal caso il nucleo IOC tratta gli eventi da processare dagli altri client come se ci fosse stata un interruzione nell hardware dell IOC 3 3 3 Integrazione della Shared Memory con Lab VIEW Lo step successivo quindi ora quello che consente di Integrare la Shared Memory con LabVIEW Molte funzioni della DLL sono chiamate da LabVIEW utilizzando la funzione Call Library Node Tali funzioni includono 1 Lettura e scrittura di variabili 38 2 Cercare e trovare informazioni relative alle variabili 3 Impostare e ricevere eventi bloccati e non bloccati A disposizione dei programmatori presente una serie di software documentazioni tools template che permettono di creare codice LabVIEW facendo riferimento all Interfaccia Shared Memory 22 Per accedere alle funzioni della shared memory un programma LabVIEW necessita di avere un indice che identifichi una determinata variabile Ci effettuato dalla funzione
31. e propria utilit dato che la posizione dell estrattore automaticamente salvata nel momento in cui il nuovo valore p diverso dal precedente 5 4 2 2 Alimentatore per l Alto Voltaggio La lettura del valore di tensione e corrente per questo alimentatore a carico del VI Fug PUT amp READ vi mostrato in Figura 5 31 Fug_PUT amp READ vi error IO Set FUG Voltage Actual STATUS Set Status Voltage read Enable curr setting Current Read Enable volt setting Regime Set Fi Current error out Figura 5 31 Icona e connettori di Fug PUT amp READ vi Questo VI di cui si era gi accennato prima l unico in tutta la rete che si occupa contemporaneamente della lettura dei valori delle PV e della scrittura in esse I valori letti verranno poi inseriti all interno di un cluster che verr dato in ingresso al VI di salvataggio delle misure Anche per questo VI possibile Impostare una cadenza di salvataggio dei valori dei segnali acquisiti La Figura 5 32 mostra la finestra di visualizzazione dei dati acquisiti relativi all alimentatore Fug 86 REM saving cadence ms J 5000 A FUG Yoltage eooo suecurent 0 Current 0 Amplitude Fgiura 5 32 Pannello Frontale di visualizzazione dei valori di Alta Tensione 5 4 2 3 Deflettore e Tripletto o Quadrupolo I valori delle tensioni e delle correnti per gli alimentatori del Deflettore anche in questo caso verr trattato solo il blocco Deflettore in quanto
32. elimina il CA canne per una determinata variabile Deve essere usata dopo tutte le funzioni del secondo e del terzo gruppo Terzo gruppo di funzioni Queste funzioni scrivono e leggono dati dalle alle PV 3 4 3 Da LabVIEW a EPICS 40 LabView pu quindi comunicare con la rete EPICS grazie alla Shared Memory Interface della quale pu chiamare le funzioni della libreria dll di cui si parlato nel paragrafo precedente per sistemi operativi Windows e della shared library per sistemi operativi Linux Ci sono per due problemi in primo luogo LabVIEW non supporta meccanismi di callback functions secondariamente LabVIEW e C hanno formati diversi per alcuni tipi di dato A questo scopo 1 programmi C sono stati sviluppati e implementati nella EpiesToLabView dll per Windows per Linux nella EpiesToLabView so Sono stati sviluppati alcuni VI Virtual Instruments vedi cap 3 nella libreria EpicsToLabview Questi VI sono contenuti nella libreria LabVIEW CA lIb CA IIb ha 3 gruppi di VI che corrispondono ai gruppi di cui scritto sopra La libreria implementa le funzioni base del Channel Access sincronizza e monitorizza i metodi di scrittura e lettura delle variabili 3 4 3 1 Alcuni VI CalInit vi Channel numbers 10 Paro out error in ino error CAInit vi dove il parametro Channel numbers rappresenta 1l numero di canali per le PV Pu essere anche superiore al numero reale di variabili Per default Impostato a 10
33. fascio di protoni in modo da generare tramite una reazione nucleare specie radioattive all interno del target Le particelle radioattive generate vengono successivamente estratte lonizzate separate in massa ed accelerate come fascio di ioni radioattivo Il cuore della facility il target in carburo di uranio che solitamente si presenta come un unico blocco cilindrico racchiuso all interno di una scatola in grafite l idea innovativa introdotta dal progetto SPES la suddivisione del target in sette dischi opportunamente spaziati questo consente a parit di volume di aumentare la superficie di scambio termico radiativo tra il target e la scatola in grafite che lo contiene tale particolare di fondamentale Importanza in quanto permette al target di smaltire con maggiore efficienza la potenza termica dissipata dal fascio protonico che lo investe stimato in circa 8kW Gli isotopi prodotti vengono estratti dalla scatola grazie alla linea di trasferimento attraverso tale dispositivo le particelle vengono indirizzate verso la sorgente di ionizzazione ion source dove avviene il processo di ionizzazione ioni 1 La scelta della sorgente di ionizzazione di fondamentale importanza in quanto il suo funzionamento influenza l intensit e la qualit del fascio radioattivo A seconda del tipo di elemento di cui si vuole produrre il fascio vengono impiegate sorgenti di ionizzazioni differenti in particolare si possono avere sorgenti
34. forniscono alcune fondamentali definizioni 1 l antimateria e la materia composta da antiparticelle particelle aventi la stessa massa e caratteristiche opposte a quelle che costituiscono la materia ordinaria 2 il positrone detto anche antielettrone e l equivalente di antimateria dell elettrone ed ha carica elettrica pari a 1 Quando un positrone si annichila con un elettrone la loro massa viene convertita in energia sotto forma di due fotoni ad altissima energia nella banda dei raggi gamma Un positrone pu essere generato dal decadimento radioattivo con emissione di positroni o dall interazione con la materia di fotoni con energia superiore a 1 022 MeV Sebbene utilizzata principalmente per studiare le interazioni tra particelle elementari l antimateria ha anche un applicazione tecnologica la Tomografia ad Emissione Positronica PET Positron Emission Tomography una tecnica di medicina nucleare e diagnostica medica che utilizza l emissione di positroni per realizzare immagini tridimensionali o mappe ad alta risoluzione degli organi interni dei pazienti Figura 1 5 Scanner impiegato nella tecnica di rilevazione PET La procedura PET inizia con l iniezione generalmente per via endovenosa nel soggetto da esaminare di un isotopo tracciante di breve vita media legato chimicamente ad una molecola attiva a livello metabolico Dopo un tempo di attesa durante il quale la molecola metabolicamente attiva spesso uno zucchero
35. il comportamento per il Quadrupolo del tutto analogo sono letti da un particolare VI 11 DEFLECTOR read Voltage vi Figura 5 33 DEFLECTOR read Yoltage yi edigio PS deflector error in error out Figura 5 33 Icona e connettori di DEFLECTOR read Voltage vi il cui unico compito leggere 1 valori delle PV contenute nell array di stringhe e restituire in uscita un array di dati che sar convertito in un clusteri che verr poi dato in ingresso allo RISE MSA tt VI Di figura lt 5 k error out Figura 5 34 Diagramma a Blocchi di DEFLECTOR read Voltage vi 87 I valori cos letti verranno poi visualizzata nella schermata apposita del Pannello Frontale attraverso dei grafici aventi in ascissa il valore del tempo e in ordinata l ampiezza della corrente o della tensione e 1 relativi indicatori digitali nella colonna di destra Figura 5 35 FE P Target Deflector Triplet HY Extractor saving cadence ms A 5000 Yoltage 1 0 n I Yoltage 2 0 Yoltage 3 o Yoltage 1 Yoltage 3 Y o n I i Yoltage 4 Y Yoltage 2 Voltage 4 0 re Il Current 1 o Current 2 o Current 3 0 Current 4 mA Current 4 0 Current 1 mA Current 2 mA Current 3 mA Yoltage 1 0 Yoltage 2 o Yoltage 3 o voltage 1 Y Voltage 2 Y voltage 3 v voltage 4 Y oltage 4 o Current 1 o Current 2 o Current 3 0 Current 1
36. in secondo luogo bisognerebbe soffermarsi e valutare la causa scatenante l errore Molto spesso il primo errore si verificava perch nell aprire un canale per una determinata variabile la rete non riconosceva valida la PV passata per nome Le cause di questo potevano essere del meri errori sintattici nella scrittura delle variabili 0 pi spesso capitato che 1l server relativo alla rete non rispondesse ad una velocit adeguata Purtroppo pu essere molto scomodo per l utente dover essere costretto a chiudere e riaprire l applicazione per errori che di per s non dovrebbero essere tali da compromettere in modo radicale l esecuzione 3 6 Un nuovo approccio LabVIEW 2009 SI detto che 11 metodo utilizzato in questo sistema di controllo per la comunicazione tra LabVIEW e il Channel Access stato sviluppato implementando delle funzioni nella libreria EpicsToLabview e utilizzando appositi VI che richiamassero al loro interno le funzioni basilari Un altro possibile modello comunicativo sperimentato nelle ultime settimane 11 metodo sviluppato dalla NI nel nuovissimo LabVIEW 2009 Attraverso lo stesso LabVIEW possibile attraverso il modulo LabVIEW Datalogging and Supervisory Control DSC creare un nuovo I O server Si pu utilizzare l EPICS I O server per monitorare e aggiornare le variabili di processo che un controllore di input ouput o un Channell Access server pubblicano usando il protocollo CA network 44 3 6 1 C
37. isobaricamente puro Successivamente gli ioni vengono post accelerati al livello di energia richiesto dal particolare esperimento L intensit a del fascio radioattivo prodotto e usualmente descritta dalla seguente equazione I zo N 01 02 03 1 1 dove o e la sezione d urto per le reazioni nucleari _ e l intensit a del fascio primario N e lo spessore del target Q1 e l efficienza di rilascio del target 02 l efficienza di ionizzazione e 03 e l efficienza del processo di estrazione Una corretta configurazione del complesso costituito dal target dal sistema di estrazione e dal sistema di ionizzazione e cruciale per un efficiente funzionamento di una facility di tipo ISOL Gli obiettivi che stanno alla base del dimensionamento sono 1 la riduzione del tempo di ritardo 2 la massimizzazione della produzione senza deterioramento della purezza del fascio La separazione dei prodotti radioattivi dal substrato del target e l estrazione dei nuclei esotici sono processi fortemente dipendenti dalla temperatura in particolare all aumentare del livello termico la diffusione delle particelle risulta accelerata Chiaramente pi breve e la vita media degli atomi radioattivi pi rapido deve essere il tempo di rilascio e di conseguenza per quanto appena affermato il sistema deve essere mantenuto alla pi alta temperatura possibile In ambito europeo le opportunit scientifiche offerte dai RIB ed i notevoli problemi tecno
38. meno del fatto che il blocco del Deflettore possiede un canale in pi Verr presentato allora il sistema di controllo per uno solo dei due il Deflettore Le operazioni sul Deflettore prevedono l impostazione ed il monitoraggio di tensione e corrente su quattro canali per la regolazione mediante EPICS di otto alimentatori unipolari DEFLETTORE Ogni canale controllato da due tensioni aventi lo stesso modulo ma o o segno opposto e da due correnti ugualmente aventi lo stesso modulo 701 impostazione tensioni ma segno opposto 7000 termine del ciclo i i ui f SENZA errore Ogni canale inoltre dipende dallo stato del relativo switch se attivato si 7001 termine del ciclo CON illumina di verde e permette di impostare tensione e corrente sul errore canale altrimenti queste due variabili restano a zero 82 Defl switchi Defi switch2 Defl switcha Defi switch4 l P Ci vu vu Fg XI f Fai 8 LA i 8 i k __S gt yd yd i Voltage ch1 Y Voltage ch2 Y 2 Voltage ch3 Y 2 Voltage ch4 Y T warning warning warning warning Current chi mA Current ch2 mA 2 Current ch3 mA 2 Current ch4 mA 0 TAO mo vA warning warning warning warning Figura 5 25 Pannello Frontale di controllo del Deflettore prevista inoltre la presenza di un indicatore transitorio regime variabile booleana di valore falso quando in transitorio vero quando a regime Indica se il valore attuale di tensione impost
39. per Record e poi per Field 45 Read Write Add Field Read Write Import File Attributes Mame Data kype Access type Auto Readiwrite Figure 3 9 configurazione del nuovo EPICS Client e Specificare il Name della variabile che si vuole gestire Selezionare il campo e specificare Name Data type e Access type del campo stesso A questo punto creo la variabile condivisa come si vede in figura 3 10 e la trasferisco nel Block Diagram attraverso un semplice drag and drop e in esso si comporter come una qualunque variabile condivisa Project Explorer Trip switch lvproj ol operate Tools Window Help File Edit View Project IRECTINSES CO FOGNE Items Files Project Items Paths E Project Trip switch l4proj C Documents and Settings INFN_1 Desktop Trip switch lvproj My Computer E F Read_Trip_Curr lylib CiDocuments and Settings INFN_1 DesktopRead_Trip_Curr lylib do po i Kann rr View ISO Items Create Bound Variables Remove From Library Rename F2 Figure 3 10 Creazione di shared variable ne _ Prima di iniziare l esecuzione necessario fare un deploy Figura 3 11 cliccando con il testo destro sul progetto la variabile viene caricata il file compilato se il deploy termina senza errore si pu avviare il running 46 i Project Explorer Trip switch lvproj OR File Edit view Project Operate Tools Window Help
40. per il raffreddamento della camera target Il blocco target costituito dalla camera target e dall estrattore e connesso al resto della struttura attraverso degli elementi isolatori in teflon caricati con fibre di vetro1 Figura 2 19 tale isolamento e necessario poiche il blocco target e soggetto all azione della differenza di potenziale di 30kV impiegata per fornire la prima accelerazione al fascio RT na Elementi isolatori gl AT Figura 2 19 Elementi isolatori tra camera target e blocco front end I dispositivi di controllo e di alimentazione del sistema front end sono stati raccolti all interno di rack opportunamente organizzati In particolare 1 una coppia di rack visibile in Figura 2 20 raccoglie tutti 1 dispositivi connessi al target aventi un potenziale di 30kV rispetto a terra In essi sono presenti tutti gli alimentatori di corrente impiegati per il sistema di riscaldamento della camera target per l anodo e per la linea di produzione nonch la strumentazione per il monitoraggio delle temperature della camera target 2 una seconda coppia organizza tutti 1 dispositivi connessi alle parti del blocco front end aventi potenziale nullo rispetto a terra come visibile in Figura 2 21 In questo gruppo fanno parte gli alimentatori di alta tensione per 1 sistemi di deflessione e focalizzazione l alimentatore per la piattaforma di alto voltaggio ed i dispositivi enbedded impiegati per la gestione dei controlli s
41. per un ulteriore processo o attendere un altra azione dell utente mentre la macchina a stati monitora costantemente l utente sull azione seguente da intraprendere La verifica del processo un altra applicazione comune dello schema progettuale della macchina a stati In una verifica di processo uno stato rappresenta ogni segmento del processo A seconda dei risultati della prova di ogni stato potrebbe essere chiamato uno stato diverso Questo pu accadere continuamente dando come risultato un analisi in profondit del processo che si sta verificando Il vantaggio di usare una macchina a stati che una volta creato un diagramma di transizione di stato si possono facilmente costruire dei VI in LabVIEW La traduzione del diagramma di transizione di stato in uno schema a blocchi Figura 4 10 richiede 1 seguenti componenti infrastrutturali while loop esegue continuamente 1 vari stati implementando il flusso del diagramma di transizione di stato case structure contiene una condizione per ogni stato ed il codice da eseguire per ognuno di essi shift register contiene informazioni sulla transizione di stato tiene traccia dello stato corrente e lo comunica all ingresso della struttura case state functionality code codice che implementa la funzione dello stato transition code codice che determina lo stato seguente nella sequenza TETTO TITTI FITTE PIETTE ARA A A A A A Status Target State
42. processo di separazione degli isotopi in linea il fascio di particelle proveniente dall acceleratore primario viene fatto collidere con il target di produzione ottenendo cos la formazione degli isotopi radioattivi tramite reazioni nucleari Successivamente attraverso un opportuno sistema gli isotopi prodotti vengono estratti e ionizzati in modo tale da poter essere accelerati questo primo stadio di accelerazione avviene nel front end In Figura 2 13 sono visibili gli elementi che compongono l apparato di produzione di ioni Si osserva che in questa sede a causa della generazione di materiale radioattivo si rendono necessarie particolari misure di sicurezza in termini di radio protezione Production lon Source Target Low Energy Front End Beam Transport FIGURA 2 13 Parte della facility ISOL dove avviene la produzione degli isotopi radioattivi Target di Produzione la ionizzazionedel fascio radioattivo Sorgente di Ionizzazione ed il primo step di accelerazione Attualmente ai Laboratori Nazionali di Legnaro si stanno svolgendo attivit di ricerca e sviluppo sul target di produzione sulla sorgente di ionizzazione e sul sistema di post accelerazione al fine di studiare la bont della sorgente di ionizzazione ed il trasporto di fasci di ioni stabili Vista per l impossibilit di poter lavorare con il sistema completo il test bench impiegato per queste attivit front end offline risulta essere costit
43. server EPICS in grado perci di interagire mediante operazioni di lettura scrittura con le variabili del processo in atto le PV EPICS Ci avviene grazie a una particolare interfaccia l interfaccia Shared Memory La Shared Memory interface consiste di tre componenti principali un dispositivo IOC di supporto per windows una DLL Dynamic Linked Library per accedere alla memoria condivisa e una libreria LabVIEW per gestirla Di per s la DLL non dipendente da EPICS o LabVIEW e pu dunque essere usata senza di loro I dati sono equamente condivisi dalle applicazioni collegate alla DLL In Errore L origine riferimento non stata trovata si pu vedere come la DLL sia il mezzo di connessione tra LabVIEW ad EPICS che comunicano utilizzando quindi un interfaccia comune 36 cala i LabVIEW ReadDatal _ pra f tatti WaltForInterrupt f f Application o P O CreatebR Wire Scanner etIndexBvName ni Entry j BPM etc dia Mio cern 5 si e h Miri m a T UC i I es 3 amp database cn CA da WriteData n w ul i ca t ai E SetInterrupti dI DED amu DE files Figura 3 3 L interfaccia Shared Memory 3 3 1 La DLL Una DLL una libreria che contiene il codice e 1 dati che possono essere utilizzati da pi di un programma nello stesso momento Oltre a provvedere a lettura e scrittura di dati la DLL permette di organizzare gli eventi un applicazione pu i
44. sfide scientifiche e tecnologiche le ricerche di base e le complesse tecnologie appositamente create per il loro supporto hanno spesso portato alla nascita di un gran numero di applicazioni nel campo della medicina dell industria e della fisica applicata arrivando in molti casi ad influenzare usi e costumi della societ basti pensare alla nascita del web presso 1 laboratori del CERN dagli inizi del ventesimo secolo che la fisica nucleare esplora la natura della materia Nel corso degli anni l Europa diventata leader nel campo della ricerca nucleare e sta pianificando sotto la guida maestra del CERN di Ginevra la costruzione di una nuova generazione di facility per la produzione di fasci radioattivi con lo scopo di esplorare la materia esotica e di fornire un valido strumento per applicazioni di tipo medico ed industriale Capitolo 1 A tale programma partecipa attivamente con il progetto SPES Study and Production of Exotic nuclear Species l Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN di Legnaro che prevede la costruzione di una facility per la produzione di fasci di ioni radioattivi ricchi di neutroni n rich e di alta qualit nel range di massa compreso tra 80 e 160 uma La produzione di fasci di ioni radioattivi richiede l impiego di tecnologie estremamente complesse ed innovative come sar descritto dettagliatamente in seguito il progetto SPES prevede il bombardamento di un bersaglio in carburo di uranio con un
45. solo per dati dalla cima di un buffer indicato solamente dopo aver ricevuto il comando di processare tali dati La DLL realizza questo comportamento attraverso un buffer ad anello dalle dimensioni variabili in base alle necessit dell utente Tale buffer mantenendo 1 dati insieme al messaggio dell evento in fase di processo funziona come first in first out FIFO tenendo 1 dati per un tempo maggiore di un solo evento di trigger Ogni qual volta si riceva un comando di lettura viene creata una nuova indicazione di tempo e resa disponibile sulla cima di ogni PV FIFO insieme ai dati La lettura sar 37 pol bloccata in attesa di dati se nessun dato in coda nella FIFO La DLL supporta 1 tipi di dato scalare e vettoriale di char uchar short ushort long ulong float double ed il tipo di dato stringa I corrispondenti tipi di record EPICS sono al ao longin long out bi bo waveform string 3 3 2 Integrazione della Shared Memory con IOC EPICS Il nostro obiettivo principale quello di integrare LabVIEW con EPICS A questo scopo stata creata una particolare DLL contenente una serie di funzioni che supportino EPICS stata data particolare attenzione al mantenimento della correlazione temporanea dei dati consentita dalla possibilit di esecuzione in modalit sincrona caratteristica di una DLL attraverso l utilizzo di time stamps ed eventi time stamped Siamo arrivati ora a dover integrare 1 dispositivi IOC con la l
46. strumenti all ultimo punto non sono ancora ultimati sono in fase di progetto o devono ancora essere gestiti dal punto di vista hardware e verranno trattati solo marginalmente Figura 2 23 Vista esterna del sistema di focalizzazione Figura 2 24 Vista esterna del sistema di deflessione Il sistema di deflessione visibile in Figura 2 23 ed il sistema di focalizzazione visibile in Figura 2 20 presentano delle caratteristiche funzionali pressoch identiche In entrambi 1 casi tali dispositivi attraverso dei campi elettrostatici permettono la modifica ed il controllo della geometria e della linearit del fascio 30 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Parallelamente al controllo del sistema di deflessione e del tripletto di quadrupoli occorre avere una gestione della differenza di potenziale fornita dall alimentatore di alta tensione necessaria per imprimere una prima accelerazione al fascio uscente dalla sorgente di ionizzazione Dal punto di vista fisico la gestione delle tensioni nei tre sistemi appena descritti comporta una diversa interazione con le propriet del fascio di ioni prodotto In particolare si ha che e con la gestione del campo elettrostatico di deflessione e possibile correggere il disallineamento del fascio Questa correzione si rende necessaria poich con l utilizzo del Front End la dilatazione termica dei componenti della sorgente di ionizzazione incide sull efficienza di t
47. value 2 fo 0 Air compressed pressure OK Q Electrode zero position VO open position Chamber clamps open position Figura 5 9 Pannello Frontale di lettura dello status Una volta che anche lo status stato verificato in particolare una volta che le condizioni sul corretto funzionamento dei PLC sono vere e dopo l inizializzazione di alcuni variabili su cui non ci 73 soffermeremo l informazione viene passata al cicli di gestione degli alimentatori della camera Target 5 3 Alimentatori del Target 5 3 1 Impostazione delle correnti Come si vede dalla figura bolcchi di esecuzione con 1 case 1l flusso di dati arriva simultaneamente alle macchine a stati che controllano 1 5 alimentatori I modelli di macchine a stati possono essere divisi in due sottogruppi 1l primo relativo a quegli alimentatori Heat e Line che necessitano dell impostazione di rampe di corrente sia per valori crescenti che decrescenti 11 secondo per quegli alimentatori Oven Magnet e Anode che raggiungono 1l valore di tensione corrente desiderato simultaneamente 5 3 1 1 Heat e Line Per quanto riguarda il primo gruppo questo formato da due blocchi di alimentazione Heat e Line Per semplicit di cose tratteremo un solo alimentatore il Line dato che la modalit di controllo del tutto identica L alimentatore Heat composto da un master pi 3 alimentatori Slave in parallelo e 1l complesso pu raggiungere un valore
48. Controllori Booleani MAX Yoltage OYEN Y JE Figura 4 4 Esempi di controlli analogici e booleani nel Front Panel e indicatori variabili d uscita il cui valore pu essere modificato dal programma e non dall utente Questi sono grafici LED di carattere booleano indicatori numerici digitale e cos via Simulano dispositivi strumentali di uscita e visualizzano i dati che lo schema a blocchi acquisisce lettura da PV o genera Figura 4 5 Indicatori Analogici Indicatori Booleani E D Reached desired current OVEM i _ Oven received O Y Oven received a o Figura 4 5 Esempio di indicatori analogici e booleani nel Pannello Frontale 53 Block Diagram Dopo aver costruito il pannello frontale viene qui organizzato il codice usando delle rappresentazioni grafiche delle funzioni di controllo degli oggetti del pannello frontale Il Block Diagram appunto costituito da questo codice sorgente grafico Gli oggetti del pannello frontale appaiono come terminali sullo schema a blocchi pronti per essere connessi opportunamente tra loro o utilizzando varie funzioni LabVIEW infatti mette a disposizione diverse funzioni accessibili attraverso la Functions palette a partire da funzioni classiche come cicli for e while fino ad arrivrae a funzioni pi complesse funzioni ad esempio che danno la possibilit di comunicare attraverso altri linguaggi di programmazione o funzioni ch
49. Introduzione UNIVERSIT DEGLI STUDI DI PADOVA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA RELAZIONE DI TIROCINIO LUNGO UTILIZZO DI SOFTWARE LABVIEW PERLA REALIZZAZIONE DELL INTERFACCIA OPERATORE DELL APPARATO FRONT END DEL PROGETTO SPES LAUREANDA Clelia Scudellaro RELATORE Prof Franco Bombi CORRELATORI Dott Alberto Andrighetto PI Mauro Giacchini Anno Accademico 2009 10 Introduzione Introduzione Sommario IREOAIZIONE citano oto lai it E 5 104 Peo A E A EEE EIA 8 Il progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di 10N1 esotici 8 KATOU O lana 8 1 2 Il metodo ISOL per la produzione di fasci radioattivi 9 LI Applicazione d i fascidi ioni esOtiCi pini ira 10 Lot APPICAZION in Tisica NUCI Aia NE 11 1 3 2 Applicazioni M fisica dello stato SOCIO essiccata 12 1 3 3 Applicazioni mediche la Tomografia ad Emissione Positronica 13 LA APPIAZOLO ARI 15 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro 17 ZI L ACCIAIO GPRIOT Ilia 17 2 2 Il target di produzione ed 1l sistema di estrazione e 1onIZZaZIONE 18 2 2 1 Metodo di ionizzazione superficiale i 21 2 2 2 Metodo di Ioizzazione a risonanza laser RILIS 24 22 30 di 10nizza20ne dPRn 22 2 3 S
50. RACTOR n C Documents and SettingsispesiDesktopiLogbook EXTRACTORI Measure BEAM PROFILE LogFileName_FARADAY CUP n C Documents and Settings spesiDesktopiLogbook l FARADAY CUP Measure FARADAY CUP LogFileName_BEAM PROFILE PATH CONTROLS OK n C Documents and Settings spesiDesktopiLogbook liseaM PROFILEN Figura 5 5 Pannello Frontale della schermata iniziale nella sezione Setting 70 Una volta impostati gli indirizzi e averne confermato l inserimento il programma crea 1 file di Log e di misure Per ci che riguarda 1 primi utile introdurre lo StoreLogBookFE vi un VI ereditato da un lavoro di tesi precedente e adattato alle esigenze attuali StoreLogBookFE vi VI destinato a creazione e scrittura del file di log Figura 5 6 La creazione avviene semplicemente nel percorso indicato come input In questo caso D Logbook data_ora txt La scrittura avviene in base al mappatore di ogni stato di ogni macchina di Moore il cluster Status costituito dai campi Time State Machine Number Step e Message Se stato precedente e successivo si equivalgono non necessario scrivere alcuna nuova informazione sul file di log Se invece stato precedente e successivo non si equivalgono in calce al file di log viene scritto il nuovo stato in esecuzione StoreLogBookFE vi Front Panel File Edit wiew Project Operate Tools Window Help oml U m LI n LI i C Documents and Settings spesiDesktopiLogbook p
51. T read values vi Target values can stopi RDO Target secondary values error out error in Figura 5 16 Icona e connettori di TARGET read values vi TARGET read values vi rappresentato in figura 5 16 responsabile della lettura delle variabili EPICS relative alle grandezze coinvolte nel riscaldamento del target Attraverso l utilizzo di un ciclo for vengono monitorati i valori di tutte le PVi cui nomi sono contenuti in un array di stringhe In uscita dal ciclo for si ottiene un array contenuti 1 valori letti da ogni singola PV La scelta dell organizzazione in array data per la praticit che queste strutture presentano nell utilizzo dei cicli for ad ogni ciclo vengono lette l 1 esima tensione corrente Con l utilizzo prima di index array ogni elemento di quest array viene estratto in seguito con un bundle per 1l cluster i valori principali di comando per ogni alimentatore sono inseriti all interno del cluster TargetValues quelli secondari cio non le grandezze di vomando sono inseriti nel cluster Target secondary values ed entrambi 1 cluster sono forniti come output di questo VI e visualizzato sul pannello frontale del programma principale sia numericamente che graficamente La ragione di suddividere 1 due cluster risiede nel fatto che de grandezze secondarie sono visualizzate nel pannello frontale ma non viene tenuta memoria di esse cio non vengono salvate 78 In Figura 5 17 ra
52. a connessione tra l applicazione LabVIEW ed 1l sistema di controllo basato su EPICS Il programmatore LabVIEW dispone di una serie di software da utilizzare nello sviluppo di applicazioni LabVIEW EPICS e non perci tenuto a conoscere l IOC EPICS per avere un sistema installato e funzionante Utilizzando l Interfaccia Shared Memory ogni applicazione del PC pu essere resa disponibile al Channel Access con 1 pieni benefici che si possono avere con il supporto di record EPICS 3 4 C e LabVIEW clients per EPICS 3 4 1 Relazione tra OPI e IOC Quando si avvia 1 IOC server carica 1 record dopodich questi vengono processati e PIOC crea le Process Variable PV per ogni record Il programma Client interagisce con PIOC semplicemente attraverso la PV e 1 suoi campi per il programmatore Client l IOC pu essere rappresentato come un insieme di variabili Il programma client legge 1 valori di questi campi e pu andare a scrivere tra tanti unicamente nel campo VAL Altri campi possono essere 39 VAL value contiene il dato corrente STAT status contiene lo status alarm SEVR severity contiene l alarm severity EGU engineering units contiene 1l tipo di valore per esempio Volt mm e cos via 3 4 2 L interfaccia CA library L interfaccia CA library che corrisponde alla DLL nei sistemi operativi windows implementa una serie di funzioni con l obbiettivo di creare una libreria completa cui pu afferire 11 p
53. a presentati alcuni che si sono mostrati tra 1 pi Importanti dal punto di vista di frequenza di utilizzo e di logica intrinseca 4 3 1 Macchina a stati Una macchina a stati un modello di comportamento composto da un numero finito di stati transizioni tra questi stati e azioni E simile a un grafico a flusso dove possiamo controllare 1l modo in cui la logica viene eseguita quando siano soddisfatte determinate condizioni Il modello di macchina stati un comodo costrutto LabVIEW implementabile attraverso una case structure contenuta in un ciclo while L esecuzione di casi particolari della struttura determinata dall uscita dal caso precedente 0 nel caso della prima esecuzione dal caso impostato per default Il controllo dell ordine di esecuzione dei casi affidato a uno shift register Il cablaggio dell uscita da un caso al caso successivo il cablaggio sul lato destro dello shift register e 1l cablaggio dell ingresso al selettore di caso dal lato sinistro dello shift register consentono di eseguire le operazioni rispettando l ordine in base al quale vengono eseguiti 1 vari stati Il modello progettuale della macchina a stati uno schema di progetto per LabVIEW comune e molto utile Lo schema di progetto della macchina a stati s1 pu usare per implementare ogni algoritmo che possa essere esplicitamente descritto da un diagramma di stato o di flusso Una macchina a stati di solito implementa un algorit
54. abilit a del nucleo calcoli teorici hanno dimostrato che al di fuori delle drip lines 1 nuclei emettono nucleoni molto rapidamente per formare nuovi nuclei con combinazioni di protoni e neutroni tali da poter rientrare nell area di potenziale stabilita nella quale l interazione forte e nuovamente capace di garantire il grado di coesione necessario La regione indicata in verde ancora inesplorata e definita terra incognita ed e caratterizzata dalla presenza di nuclei radioattivi con rapporti N Z molto piccoli o molto grandi la figura mostra che l area proton rich e relativamente ben definita teoricamente mentre quella neutron rich e molto piu vasta ed indefinita Come vedremo nei paragrafi successivi lo studio dei nuclei instabili ed in particolare dei nuclei esotici ha aperto nuovi campi di ricerca in fisica nucleare permettendo di confermare precedenti ipotesi di fondamentale importanza ed hainfine suggerito promettenti applicazioni in fisica dello stato solido ed in medicina 1 2 Il metodo ISOL per la produzione di fasci radioattivi Per l utilizzo pratico e la produzione di ioni radioattivi di questo tipo e necessaria la costruzione di sistemi acceleratori ed attrezzature capaci di garantire fasci ionici RIB Radioacitve Ion Beams di elevata purezza intensit a ed energia facility Le facility per la produzione di fasci radioattivi operanti sia in Europa che in altre parti del Mondo sono numerose e la maggi
55. ale dei linguaggi di programmazione basati sul testo Il flusso di dati tra 1 nodi non di linee sequenziali di testo determina l ordine di esecuzione in modo da creare facilmente diagrammi a blocchi in grado di eseguire operazioni multiple in parallelo Utilizzando gli strumenti di debug disponibili in LabVIEW possibile visualizzare 1 dati che si muovono attraverso un programma e vedere precisamente quali dati passano da una funzione all altra attraverso 1 cavi un processo denominato come visualizzazione dell esecuzione Questo processo si differenzia dai linguaggi basati sul testo e richiede di passare da una funzione all altra per seguire l esecuzione del programma File Edit Operate Tor 11 3 ba of Mostra 1l flusso dati Esecuzione step by step Probe Figura 4 14 Strumenti di Debug In Figura 4 14 sono evidenziati gli strumenti di e Highlight consente di eseguire evidenziando l andamento del flusso di dati e Step by step consente di eseguire una istruzione alla volta entrando nel particolare di ogni sub Vi e uscendeno al termine dell esecuzione freccia che entra nel quadratino giallo e freccia che esce o by passando ol esecuzione e visualizzando solo 1 risultati di uscita e Breakpoint strumenti che vanno inseriti nel Block Diagram e che interrompono l esecuzione quando 1il flusso di dati vi grunge e Probe tradotto significa sonda uno strumento che visualizza 11 dato uscente o entrante
56. all alimentatore di alta tensione il sistema di deflessione ed il sistema di focalizzazione dii r p Ci ra rt B iima e SII e e A F A SAA AN AAT pr AT E quae tensione Figura 2 18 Posizioni del deflettore e dei quadrupoli all interno del blocco Front End In particolare l alimentatore di alta tensione fornisce la differenza di potenziale necessaria ad indurre la prima accelerazione agli ioni in uscita dalla sorgente di ionizzazione il sistema di deflessione permette di correggere gli errori di disallineamento del fascio indotti dalle alte temperature presenti nella camera target e il sistema di focalizzazione permette di controllare la geometria del fascio In un secondo tempo a valle del 27 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro sistema di focalizzazione verra posto un filtro di Wien per la purificazione in massa del fascio di ioni prodotto I test di ionizzazione di formazione e di trasporto del fascio sono eseguiti presso 1 LNL in un laboratorio dedicato Figura 2 18 Nell area di lavoro sono presenti i seguenti dispositivi il sistema front end e il rack per la piattaforma di alta tensione e il rack per i dispositivi posti a massa e il trasformatore di isolamento il sistema laser per la fotoionizzazione la griglia di protezione per isolare il sistema front end il sistema per la produzione del vuoto nel blocco front end il sistema
57. assa energia e luce laser collineata per la determinazione di tutti 1 nucleoni vengono invece impiegati fasci radioattivi ad alta energia Produzione di elementi superpesanti Gli elementi naturali sono circa 90 dall idrogeno all Uranio Negli ultimi anni l utilizzo di reazioni di fusione nucleare ha permesso la sintesi di nuovi elementi di elevato peso atomico estendendo il numero dei costituenti della Tavola Periodica sino all elemento avente numero atomico 112 e prospettando un ulteriore estensione a 116 In particolare questi elementi chiamati superpesanti nei quali si ha una fortissima repulsione coulombiana sembra riescano a formarsi attorno alla cosiddetta Isola di Stabilita una combinazione di 114 protoni e 184 neutroni che sembra garantire la stabilita del nucleo La recente disponibilita di fasci intensi costituiti da nuclei instabili ricchi di neutroni n rich accoppiati a target stabili anch essi ricchi di neutroni potrebbe sbarrare definitivamente la strada ad uno studio e ad una indagine di tale fenomeno 1 3 2 Applicazioni in fisica dello stato solido La tecnica Radio Tracer Diffusion nata nel 1920 consiste nell impiantare dei nuclei radioattivi all interno di un sistema solido e studiarne il decadimento rilevando le particelle o la radiazione gamma da esse emessa Tale tecnica permette di captare segnali anche da pochissimi atomi e rappresenta uno dei metodi pi comuni per studiare 1 processi di dif
58. ata corrisponde al valore precedente In Figura 5 25 rappresentata parte del pannello frontale della finestra relativa al deflettore sono ben distinguibili 1 quattro canali con relativi switch indicatori e controllori di tensione e corrente Per la realizzazione mediante macchina a stati s1 permane nello stato iniziale 800 fino al momento in cui non viene attivato uno switch In seguito alla prima attivazione di switch si procede alla scrittura delle PV relative ai valori da Impostare negli alimentatori case 801 Figura 5 26 se lo switch relativo spento si scrive 0 se acceso si scrive il valore impostato Tutti 1 valori da Impostare vengono raggruppati in un unico array e dati in ingresso ad un subVI specifico DEFLECTOR write v1 in figura cerchiato con l azzurro 83 cicle for deflector ce ee a aa e aa e aa a a a aaa aa a a aa aa or SARRI I 7001 EST em o State Machine Step Number ann DEFLECTOR set values I error occurred fiv status i Figura 5 26 Macchina a stati del Deflettore Se 1 valori di tensione o corrente sforano i valori limite consentiti un apposito VI cerchiato in figura con il rosso si occuper di accendere la spia sul pannello frontale e mostrare il relativo messaggio d errore e inviare all alimentatore il valore massimo consentito Il ciclo del Deflettore continua ad eseguire queste operazioni fino al selezionamento del pulsante stop button o fino al rilevamento d
59. ataSocket p Description Hide Control Disabled Change to Indicator Focus kaenda Change to Constant l Description and Tip na key FOCUS Boolean Palette b Label b Constant Skip When Tabbing Data Operations F Control Tip Strip amp dvanced b Indicator Value value Signaling View As Icon Local Variable visible Properties aet 3 Control bl Invoke Node p Boolean Text b Button Size b Colors 4 Lock Boolean Text In Center PATH controls ok Strings 4 A e Binding Figura 4 11 Creazione di un Property Node Figura 4 12 Esempio di Property Node Ad esempio possibile e rendere invisibili o disabilitare elementi sul pannello frontale e modificare la lista di opzioni di un menu ring e cambiare valori di fondo scala di elementi di interazione manopole slider e modificare le impostazioni di visualizzazione di grafici fondo scala colori Un Property Node Figura 4 12 solitamente ha almeno un campo per l errore e un campo che lo caratterizza sui quali o dai quali si pu alternativamente leggere o scrivere 4 3 3 Measurement amp Automation Explorer V Li Measurement amp Automation Explorer o MAX un interfaccia software che fornisce Huang accesso a tutti i dispositivi DAQ GPIB IMAQ IVI Motion VISA e VXI della NURE National Instruments collegati al sistema MAX viene usato principalmente per configurare e testare l hardware della National Instruments ma offre altre funzionalit come l allestiment
60. attraverso 1 morsetti possibile far dissipare per effetto Joule il desiderato quantitativo di potenza al riscaldatore La dissipazione di potenza dovuta all effetto Joule in aggiunta al calore sviluppato dalla fissione nucleare fa in modo che la temperatura del sistema scatola dischi sia mantenuta al valore di utilizzo Il materiale scelto per il riscaldatore il tantalio si tratta di un metallo altamente resistente alla corrosione in grado di condurre energia elettrica e termica e di raggiungere temperature molto elevate 18 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro COPPER CLAMP HEATER TANTALUM WINGS HEATER l 3 TANTALUM TUBE UC DISCS PRIMARY BEAM DIRECTION GRAPHITE BOX Figura 2 3 Rappresentazione del prototipo di bersaglio diretto del progetto SPES Il processo di fissione nucleare che si manifesta quando il fascio di protoni investe i sette dischi in carburo di uranio produce nuclei radioattivi aventi massa compresa tra gli 80 ed 1 160 uma per la produzione di un RIB la specie esotica desiderata deve essere estratta dal target e ionizzata Tale processo richiede del tempo e non pu essere applicato ad isotopi aventi una vita media inferiore a poche decine di millisecondi Il processo di estrazione avviene lungo la linea di trasferimento transfer line attraverso la quale gli isotopi in uscita dal target vengono indirizzati verso la sorgente di ionizzazione ion sou
61. con ionizzazione superficiale sorgenti laser RILIS sorgenti al plasma FEBIAD o la sorgenti ECR Electron Cyclotron Resonance Gli ioni prodotti dalla sorgente di ionizzazione vengono accelerati da un elettrodo estrattore electrode realizzato in lega di titanio il quale viene mantenuto ad una differenza di potenziale di 60 kV rispetto alla sorgente Lo studio della distribuzione di temperatura e delle deformazioni termiche presenti nei componenti che costituiscono il target la linea di trasferimento la sorgente di ionizzazione e 5 Introduzione l elettrodo estrattore assai complesso Per tale motivo 1 Laboratori Nazionali di Legnaro hanno avviato delle strette collaborazioni con ENEA Bologna 1 Dipartimenti di Ingegneria dell Informazione di Ingegneria Meccanica e di Scienze Chimiche dell Universit degli Studi di Padova 11 CERN Svizzera ed 1 Laboratori di Oak Ridge USA Il presente lavoro si inserisce in quest ambito con il proposito di sviluppare un efficace sistema di controllo che possa accompagnare attraverso un interfaccia grafico di facile comprensione da parte dell utente finale le varie fasi del processo sia on line che off line sia nei test preliminari Per poter fare questo s1 ricorso all uso del linguaggio di programmazione LabVIEW Come verr esposto in questa relazione 1 software possono essere realizzati per comunicare direttamente con 1 dispositivi o per ricevere inviare da altri progra
62. cos via fino ad ottenere la scomposizione di un operazione complessa in una sottovariet di funzioni elementari 52 Questo metodo di programmazione consente una visione pi intuitiva del funzionamento del programma e garantisce maggior versatilit nella messa a punto dei programmi consentendo di eseguire ogni sub VI indipendentemente dal resto dell applicazione In generale ogni VI pu quindi essere scomposto in tre elementi principali Front Panel Block Diagram e campi di Icona Connettori I prossimi paragrafi descriveranno la struttura e la funzionalit di queste tre componenti Front Panel l interfaccia con l utente cio il pannello con cui interagisce l utente quando l applicativo sta eseguendo Contiene le interfacce grafiche per il controllo e la visualizzazione dei dati che il programmatore pu disporre e personalizzare a suo piacimento per permettere all utilizzatore una gestione e una visione d insieme immediate e chiare E costruito attraverso controlli indicatori e elementi di design grafico e controlli variabili di ingresso che possono essere modificate agendo sul pannello frontale mediante cursori potenziometrici pulsanti quadranti ed altri dispositivi d ingresso Simulano 1 dispositivi strumentali d ingresso e forniscono 1 dati allo schema a blocchi del VI Figura 4 4 Controllori Analogici Desired Current T6 4i o Set Current OYEN A 45 Set MAXIMU woltage
63. cqua flusso di gas sicurezza del personale e della struttura ed utilizzare IOC Controllori di Input Output per la strumentazione relativa a ionizzazione accelerazione ed ottica del fascio Il sistema di controllo sviluppato in questa tesi si occupato principalmente di segnali provenienti e diretti esclusivamente alle strutture IOC mentre per quanto riguarda la gestione delle variabili relative al PLC si scelto per ragioni di sicurezza di rendere le strutture completamente autonome e indipendenti se non per il complesso di estrazione del fascio che risulta comunque dipendere a priori dalle Impostazioni settate sul PLC In Figura 3 1 presentato uno schema generale del sistema di controllo del target Il collegamento tra PLC e rete EPICS viene effettuato o attraverso un computer dedicato IOC che cambi il protocollo di comunicazione o in alternativa usando un server OPC come gateway AI livello pi alto previsto l uso di un interfaccia grafica GUI Grafical User Interface in cui confluiscono 1 livelli pi bassi PLC e sistemi EPICS A tal proposito si pone l utilizzo di LabVIEW il vero protagonista di questa tesi come Client Channel Access utilizzando un metodo 34 di comunicazione molto simile a quello che stato sviluppato all SNS Oakridge U S con risultati soddisfacenti LabVIEW GUI based on SharedMemory EPICS and DSC OPC Web Server Control Room D 107 LNL Network que CA Arc
64. di trasferimento avviene per mezzo di un tappo bush in tantalio sul quale vanno in battuta sia la linea di trasferimento sia la hot cavity Le elevate temperatura raggiunte dalla sorgente di ionizzazione in condizioni di utilizzo fanno si che i componenti si saldino tra loro Tra supporto e flangia principale viene interposto uno schermo screen in tantalio si tratta di un componente fondamentale per l estrazione degli isotopi radioattivi 20 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro 2 2 1 Metodo di ionizzazione superficiale Attraverso la Surface Ion Source la ionizzazione causata dallo strisciamento degli isotopi radioattivi provenienti dal target sulla superficie interna della hot cavity A causa di tale strisciamento gli isotopi cedono un elettrone e vengono quindi ionizzati positivamente ioni 1 Questo possibile se la minima energia necessaria per rimuovere un elettrone da una superficie funzione di lavoro maggiore del potenziale di ionizzazione dell isotopo Nel caso in esame si riescono a produrre con elevata efficienza ioni positivi per elementi con potenziale di ionizzazione inferiore alla funzione di lavoro del tungsteno pari a circa 5 eV L elevata temperatura a cui si trova la sorgente permette di avere un processo di ionizzazione efficiente si favorisce infatti il moto Browniano e si incrementano i contatti isotopo superficie Lo svantaggio principale di tale metodo sta nel fatto ch
65. e corrente a 0 4000 Spegne la macchina e termina il ciclo SENZA errore 4001 Spegne la macchina e termina il ciclo CON errore MAGNET 500 Lettura status ON OFF 501 Invia inputs 502 Legge i comandi impostati 504 Porta tensione e corrente a 0 5000 Spegne la macchina e termina il ciclo SENZA errore 5001 Spegne la macchina e termina il ciclo CON errore Lettura status ON OFF Invia inputs Legge i comandi impostati Porta tensione e corrente a 0 Spegne la macchina e termina il ciclo SENZA errore Spegne la macchina e termina il ciclo CON errore ESTRATTORE HIGH VOLTAGE DEFLETTORE TRIPLETTO FUNZIONE STATO FUNZIONE FUNZIONE Lettura stato ON OFF 700 read switch read switch impostazione corrente 701 impostazione tensioni impostazione tensioni impostazione tensione 7000 termine del ciclo termine del ciclo termine del ciclo SENZA errore SENZA errore SENZA errore 7001 termine del ciclo CON termine del ciclo CON termine del ciclo CON errore errore errore EMITTANCE METER BEAM PROFILE FARADAY CUP STATO FUNZIONE FUNZIONE FUNZIONE 300 attesa attesa attesa 301 impostazione e lettura delle impostazione e lettura delle impostazione e lettura delle PV PV PV 3000 termine del ciclo SENZA termine del ciclo SENZA termine del ciclo SENZA errore errore errore 3001 termine del ciclo CON errore termine del ciclo CON errore termine del ciclo CON errore FIGURA 5 2 Grafico del flusso di esecuzione dei sottoblocchi del sistema Front End 68 Per qua
66. e la ionizzazione non selettiva cio non vengono lonizzati soltanto gli isotopi della specie desiderata Si devono quindi predisporre dei separatori elettromagnetici in grado di selezionare in base alla massa le particelle presenti nel fascio In ogni caso la purezza del fascio non garantita vi sono infatti isotopi di diversa specie tra loro isobari aventi cio lo stesso numero di massa A ma un diverso numero atomico Z come ad esempio il Cs e lo 132Sn Per separare tali elementi sono necessari dei separatori isobari tali dispositivi oltre ad essere molto complicati e costosi sono anche poco affidabili inoltre riducono notevolmente l intensit del fascio Questa tipologia di sorgente permette di ottenere anche ioni negativi La produzione di fasci di atomi esotici lonizzati negativamente comunque molto complicata non tanto per la produzione degli ioni per cui sufficiente realizzare la hot cavity con un materiale la cui funzione di lavoro sia inferiore all affinit elettronica degli isotopi bens per la loro accelerazione La differenza di potenziale presente tra la camera target il front end ed i sistemi di post accelerazione dovrebbe essere invertita e ci sarebbe possibile soltanto se si disponesse di particolari dispositivi denominati charge exchange devices 2 2 2 Metodo di Ioizzazione a risonanza laser RILIS Il metodo RILIS il cui principio di funzionamento schematizzato in Figura oggi il pi potente
67. e quante uscite dovrebbe avere il VI basta selezionare il terminale dall icona e associarlo al controllo o all indicatore desiderato cliccando su quest ultimo In questo modo ingressi e uscite cos associate al VI da Front Panel saranno possibili cablaggi nel Block Diagram Ingressi del sub VI Uscite del sub VI Figura 4 9 Connettori relativi a ingressi e uscite del sub VI Della vastissima gamma di funzioni e metodi messi a disposizione dalle librerie LabVIEW verranno ora descritti quelli che s1 sono rivelati pi utili e pi utilizzati nella realizzazione del programma 55 4 3 Caratteristiche di un VI La procedura che si utilizza per iniziare a scrivere un programma in G si pu definire tradizionale si studia come risolvere un problema partendo dagli strumenti che si hanno a disposizione Nell ambiente LabVIEW per l importanza dell analisi degli strumenti a disposizione per realizzare una procedura assume una rilevanza particolare Per questo motivo una volta superato il passo di cosa deve essere realizzato il come farlo viene spesso suggerito dagli elementi a disposizione Si pu affermare quindi che una tra le decisioni pi rilevanti senz altro quella dell impostazione generale da dare al diagramma legata perci a quali strumenti utilizzare e a quale tipo di gerarchizzazione utilizzare Della numerosa gamma di strumenti funzioni e metodi messi a disposizione dalle librerie LabVIEW ne verranno or
68. e ricevon dati da strumenti esterni I terminali sono porte di ingresso e di uscita che scambiano informazioni tra il pannello frontale e lo schema a blocchi i terminali sono analoghi a parametri e costanti nei linguaggi di programmazione testuali I tipi di terminali accessibili dalla Functions palette includono terminali di controlli e di indicatori Figura 4 6 sono i corrispondenti dei controllo e indicatori selezionati nel pannello frontale I dati inseriti nei controlli del pannello frontale si inseriscono nello schema a blocchi tramite 1 terminali di controllo I dati passano poi attraverso le varie funzioni Quando queste completano i loro calcoli producono nuovi valori di ucscita che arrivano ai terminali indicatori aggiornando gli indicatori del pannello frontale I en Magnet Y Oven EF I_anode s nable Line anual control Figura 4 6 Esempio di controlli e indicatori nel Block Diagram terminali nodo Figura 4 7 oggetti dello schema a blocchi con un numero variabile di ingressi e uscite che compiono delle operazioni quando il VI in esecuzione Essi sono analoghi a dichiarazioni operatori funzioni e subroutine Tra 1 terminali di nodo troviamo anche le strutture elementi di controllo del processo a livello funzionale ma anche a livelli di flusso di informazione temporale Le principali strutture sono cicli while structure case il cui stato di esecuzione dipende dal verificarsi o meno di c
69. eparatori elettromagnetici e post accelerazione 23 24 IlEronkbEnddcipio gio Pesa 25 2 5 I sistemi presi in esame per lo sviluppo del software di controllo 30 C a eF A E EE E A EI S E E A E E E EAT 34 IL SISTEMA DI CONTROLLO La comunicazione LabVIEW EPICS 34 3 Introduzioncal SIStermA di CONTO MO scri ii E N TE EE 34 SIOE 11015 Pi o EEE E EAEE E E E E E E 35 sa Shark MO ae E A 36 SEAN D A E EEE A E AE ATSE E E A 37 3 3 2 Integrazione della Shared Memory con IOC EPICS ii 38 3234 Conclusion s lla Shared MEMO Y crcire 39 gt Le en pe T PIC eaa A E 39 A R EZ Oe TOPE IOC sa E E E O E 39 AAL mierea CALDO acnee e ES ian 40 SA Da OVIE WA Eloisa 40 CRA RE 41 3 4 4 Alcune osservazioni i 42 LIE 44 3 0 ininuorosappro 105 Lab IE 2005 44 301 C aZe SC 45 A A E T E E E ta 47 eE E Oa E E E E n 47 CaP OO e A E EE EEA 50 Soraa Lab VE Wer E n 50 A t COS ELabVIBW priizzlzitiarennsalizconimaiinionasiizion iapiarapatizioninaziciatolisazonizizananiniatonenazichafafoannaiialinte 50 4 2 Struttura Block Diagram Front Panel Icona e connettori 51 ISCR 56 dI 56 45 POPpib Nn 58 4 3 3 Measurement amp Automation Explorer 58 Data Neehbornoodnnna nia na n 59 LEE RR E E E E E E E E 59 Introduzione lla 59 SOWAT laicale 59 4 54 SUUMEntedi Delia 60 45 CIUSICRIIERITO a sleale 60
70. erti eventi cicli for Figura 4 7 Esempio di terminali nodo 54 Icona connettori Come gi accento in precedenza essendo LabVIEW un linguaggio di programmazione ad oggetti facile che un VI venga utilizzato come sub VI all interno di un altro VI Per poter fare ci necessario attribuire al sub VI le variabili che riceve in ingresso e le variabili che restituisce in uscita compilando il campo di icona connettori icona un simbolo grafico di piccole dimensioni che rappresenta simbolicamente il VI Figura 4 8 e che permette di trasformare il programma in un oggetto E visibile in un angolo in alto a destra si del Pannello Frontale che del Block Diagram Quando il VI viene Impiegato all interno di un altro VI si presenta tramite la propria icona Figura 4 8 Icona del VI Heat PUT amp READ vi connettori Figura 4 9 il riquadro dei connettori un insieme di terminali che corrisponde ai controlli e agli indicatori del VI analogamente alla lista dei parametri di chiamata a funzione dei linguaggi di programmazione testuali Essi stabiliscono 1 parametri di ingresso e di uscita del rispettivo VI 1 controllori corrispondono solitamente agli ingressi gli indicatori corrispondono solitamente a uscite Per creare un terminale di ingresso o uscita basta cliccare con il tasto destro sull icona da Front Panel e dal men a tendina selezionare Show connector a questo punto una volta stabiliti quanti ingressi
71. esenta i tessuti in cui la molecola campione si e maggiormente concentrata e viene letta ed interpretata da uno specialista in medicina nucleare o in radiologia al fine di determinare una diagnosi ed il conseguente trattamento Spesso e sempre pi frequentemente le scansioni della Tomografia a Emissione di Positroni sono raffrontate con le scansioni a Risonanza Magnetica nucleare fornendo informazioni sia morfologiche che metaboliche cio sull anatomia del tessuto o dell organo di interesse e su cosa stiano facendo La PET e usata estensivamente in oncologia clinica per avere rappresentazioni dei tumori e per la ricerca di metastasi e nelle ricerche cardiologiche e neurologiche Coincidence Processing Unit Sinogram Listmode Data Ann Miton Image Reconstruction Figura 1 6 Schema riassuntivo della tecnica PET e modalit a di acquisizione e presentazione dei dati Ad ogni modo mentre gli altri metodi di scansione come la TAC e la RMN permettono di identificare alterazioni organiche e anatomiche nel corpo umano le scansioni PET sono in grado di rilevare alterazioni a livello biomolecolare che spesso precedono l alterazione anatomica attraverso l uso di marcatori molecolari che presentano un diverso ritmo di assorbimento a seconda del tessuto interessato Con la scansione PET e possibile visualizzare e quantificare con discreta precisione il cambio di afflusso sanguigno nelle varie strutture anatomiche attraverso la misurazio
72. fite di diametro esterno e una lunghezza di 49 e 200 mm rispettivamente vedi Figura Il fascio di protoni prima di impattare contro 1 dischi attraversa due finestre in grafite windows molto sottili per non attenuare l intensit del fascio ma di fondamentale importanza in quanto consentono di schermare la zona attiva e di evitare un eccessivo raffreddamento del materiale fissile in corrispondenza dell ingresso del fascio Dopo aver investito le due finestre di grafite e i dischi di UCx il il fascio primario va ad impattare su tre dumper e sul fondo scatola box base questi elementi provvedono sia all assorbimento definitivo del fascio che cos non va ad attivare la camera esterna sia ad evitare la fuoriuscita di particelle dal lato posteriore del target 6 La scatola deve mantenere la temperatura media di 2000 C tale da migliorare l estrazione dei prodotti di fissione Essendo la potenza del fascio di protoni non sufficiente a portare il target al livello di temperatura richiesto necessario introdurre un dispositivo indipendente con la funzione di riscaldare e schermare 1l target Il sistema di riscaldamento supplementare deve sostenere inoltre il target durante i transitori evitando improvvisi sbalzi di temperatura molto pericolosi per l integrit strutturale dei dischi Il riscaldatore heater composto da un tubo molto sottile tube saldato ai bordi a due ali wings direttamente collegate ai morsetti in rame clamps
73. fusione atomica nei solidi Il sistema ospitante pu o essere drogato con i radioisotopi sonda per diffusione tramite reazione nucleare oppure per impianto ionico La scelta dell atomo radioattivo da utilizzare per un determinato esperimento viene fatta in base alla natura chimica e alle propriet nucleari di quest ultimo L uso della tecnica Radio Tracer Diffusion consente di e osservare tramite i prodotti di decadimento l interazione tra l atomo sonda e l intorno reticolare che lo circonda ottenere informazioni riguardanti il campo elettrico e magnetico all interno del cristallo e studiare i processi diffusivi e le interazioni tra gli atomi sonda indagare 1 tipi di difetti presenti nel cristallo Drogaggio dei semiconduttori Lo sviluppo di semiconduttori di piccole dimensioni aventi caratteristiche ottiche ed elettriche ottimali richiede un controllo completo dei difetti che governano tali propriet sia intrinseci come le vacanze interstiziali che estrinseci come i droganti e le impurit atomiche per tale motivo sia la ricerca di base che quella applicata stanno concentrando notevoli sforzi nello studio dei difetti e dell attivazione elettrica dei droganti di diversi semiconduttori Analogalmente agli isotopi stabili gli isotopi radioattivi influenzano le propriet elettroniche ed ottiche dei semiconduttori in base alla loro natura chimica ed alla loro posizione all interno del reticolo cristallino
74. hiver lt BackUp Server OPI BASTION Host SVN Server Firewall NAT Wiki Server CA Gateway Disaster Recovery Spes Private Network r Medm EDM Prototypes Embedded Linux EPICS IOC 1 Binary Analog Binary Binary Signals Analog Signals vi i Device Master Signals Signals S Signals Ethernet RS232 Server HV Power PLC PLC 3 HV Power supply supplies Schneider sc ni Genesys EPICS IOC gr E ar a HV Deflection Heater Line Filament e Anode Oven Magnet 2 i Control System Design v 1 6 Figura 3 1 Schema del sistema di controllo Nei prossimi paragrafi verr descritto il metodo di comunicazione SNS tra il linguaggio LabVIEW e il server EPICS effettuato attraverso la Shared Memory per poi concludere con un breve accenno su un nuovo approccio di comunicazione attraverso LAbVIEW 2009 3 2 Il Channel Access L infrastruttura che localizza le variabili e le rende disponibili alle richieste delle applicazioni Client viene chiamata Channel Access Questa infrastruttura realizza infatti un protocollo di comunicazione comune tra tutti 1 dispositivi client e server collegati alla rete di controllo fornendo gli strumenti necessari per localizzare e reperire qualsiasi variabile di controllo presente all interno della memoria dati distribuita Come rappresentato in Figura 3 10 il Channel Access risulta essere il middleware alla base della comunicazione tra 1 controllori IOC su c
75. i 5 24 P d Impostazione corrente isualizza un unica schermata Figura5 24 in cui l operatore deve impostare ilipostizione elisione il valore di tensione e lanciare l input E stato previsto per che termine del ciclo ua i i SENZA errore all abilitazione del comando set HIGH Voltage compaia una finestra di ai iN dialogo Figura 5 23 dove l utente deve confermare la volont di dare l alta errore tensione Message to Display WARMING YOU ARE SETTING HIGH VOLTAGE Buttons to Display First button name Second button name Display second button Figura 5 23 Finestra di dialogo per Alto Voltaggio SI Dal punto di vista del programmatore questa scelta potrebbe essere superflua dato che le Impostazioni di sicurezza sono gestite a livello hardware tuttavia stato scelto di mantenere 1l duplice comando per indurre l eventuale utente distratto a prestare attenzione alle operazioni in corso STATUS HY ON Set HY Yoltage 10000 15000 20000 Set FUG Current to Figura 5 24 Pannello Frontale di comando per l Alto Voltaggio E stato prevista anche la possibilit di imprimere un valore di corrente attraverso lo stesso procedimento che per la tensione ma questo modello di funzionamento per adesso non dovrebbe essere utilizzato 5 4 1 3 Deflettore e Tripletto o Quadrupolo Gli apparati di Deflettore e Tripletto hanno comportamento del tutto simile tra loro a
76. i Log e di misure la macchina s1 porta automaticamente nel caso di lettura dello status il flusso di dati si porta al caso 102 dove attraverso il blocco CAinit VI vedi cap 3 I2 parag 3 4 3 1 si instaura la comunicazione con la rete EPICS e si pu cominciare a comunicare con le Variabili di Processo In particolare l interazione riguarder la semplice lettura delle variabili relative allo status del sistema 5 2 2 Lettura dello Status AI case 102 viene verificato lo status del programma attraverso un ciclo while predisposto alla lettura delle variabili di interesse La finestra di status appare come una tra le finestre di monitoring ed cos come tutte le altre finestre del pannello accessibile in ogni momento cos che l operatore possa sempre avere la possibilit di verificare eventuali anomalie del sistema La finestra di lettura di status appare come un semplice pannello in cui sono visualizzate delle lampadine relative alle condizioni lette le condizioni che devono essere True perch il sistema sia in regola sono accese con luce verde e spente con luce rossa le condizioni che se accese indicano la presenza di una anomalia sono visualizzate con luce rossa se accese e con luce verde se spente In Figura 5 9 la finestra di lettura dello status PLC Enable Signals Error message PLC 1 running PLC2 running General Alarm Water flow OK Chamber On Air Yacuum level OK vacuum value il Vacuum
77. i del contatore del dispositivo Il Test Panel utile per la ricerca dei problemi perch consente di testare la funzionalit del dispositivo direttamente da NI DAQ Se il dispositivo non funziona nel Test Panel non lavorer in LabVIEW In caso si verifichino dunque problemi inspiegabili con l acquisizione dati in un programma in LabVIEW importante utilizzare tale utility di test per assicurarsi che il dispositivo stia lavorando correttamente Scales Scales mostra tutte le scale personalizzate correntemente configurate e fornisce utility per il test e la riconfigurazione di quelle scale Scales fornisce anche l accesso al DAQ Custom Scales Wizard che consente di creare nuove scale personalizzate Software Software mostra tutto il software National Instruments correntemente installato L icona di ogni pacchetto software costituisce anche un collegamento che possibile utilizzare per lanciare 1l software La categoria Software include anche Software Update Agent Lo scopo di Software Update Agent di verificare se il software della National Instruments corrisponde all ultima versione Se il software non aggiornato all ultima versione 11 Software Update Agent apre la pagina Web ni com per scaricare la versione pi recente del software 59 4 3 4 Strumenti di Debug LabVIEW utilizza un modello di programmazione brevettato basato sul flusso di dati che semplifica lo sviluppo senza l utilizzo dell architettura sequenzi
78. i elettromagnetici ed il post Acceleratore 19 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro ELECTRICAL INSULATOR Figura 2 5 rappresentazione del Front End Il funzionamento della sorgente influenza intensit e qualit del fascio radioattivo pertanto di fondamentale importanza la scelta di una sorgente opportuna La facility SPES viene inizialmente progettata con riferimento a due diverse tipologie di sorgente una con ionizzazione di tipo superficiale Surface Ion Source ed una con ionizzazione laser RILIS Resonant Ionization Laser Ion Source Attualmente in fase di progetto anche una sorgente al plasma basata sul metodo FEBIAD Forced Electron Beam Induced Arc Discharge originariamente sviluppato da Kirchner Per tutte e tre le tipologie di ionizzazione si fa riferimento alla medesima architettura mostrata in dettaglio in Figura2 6 si tratta di uno sviluppo della sorgente MK1 ISOLDE sviluppata dal CERN Il componente principale della sorgente MK1 la hot cavity un tubicino in tungsteno al cui interno avviene la ionizzazione HOT CAVITY BUSH SUPPORT Figura 2 6 Architettura sorgente di ionizzazione MKI La hot cavity dotata di un opportuno invito conico viene accoppiata per interferenza al foro centrale del supporto support in tantalio la gestione delle tolleranze tale da impedire qualsiasi movimento relativo tra 1 due componenti Dall altra parte il collegamento con la linea
79. i ogni programma e l etichetta con cui si presenta Tra le diverse funzioni e strutture che LabVIEW mette a disposizione si sono rivelate le pi utili le strutture di Cluster e 11 Modello di Macchina a stati nonch le funzioni di salvataggio delle misure struttura del Logbook pi tutti 1 sistemi di debug Nel prossimo capitolo sar presentato quello che il vero e proprio sistema di controllo dell apparato Front End attualmente in fase di collaudo presso i LNL e verr mostrato il manuale di utilizzo del sistema di controllo relativo ai soli alimentatori della camera target utilizzato nei mesi precedenti per prove di ionizzazione di particolari sorgenti e di test di rampa sugli alimentatori interessati 63 64 Capitolo 5 Il sistema di controllo dell apparato Front End 65 Capitolo 5 IL SISTEMA DI CONTROLLO DELL APPARATO FRONT END 5 1 Introduzione Come gi accennato le strutture coinvolte nell apparato Font End sono molteplici in quanto a numero e variet SI anticipato infatti che 1l sistema di controllo sar sviluppato su tre livelli di cui solo il terzo sar oggetto di questa tesi 1 Sicurezza primaria segnali gestiti da PLC 2 Controllo e gestione dei processi di ionizzazione accelerazione focalizzazione gestiti mediante software EPICS 3 Monitoraggio dei procesi lettura scrittura gestione delle Variabili di Processo ad alto livello e creazione dell interfaccia utente sviluppati
80. i un errore critico In entrambi 1 casi 8000 8001 si ricorre al Deflector write vi per impostare a zero tutti i canali Deflector write vi Dato in ingresso un array contenente 1 valori di tensione e corrente da impostare nei vari alimentatori DEFLECTOR write vi Figura 5 27 scrive tali valori nelle relative PV EPICS DEFLECTOR write yi Channels error in error uk Figura 5 27 Icona e connettori di Deflector write vi Utilizzando un ciclo for con variabili l array di valori da impostare e l array dei nomi delle PV relative ad ogni PV viene assegnato il suo corrispondente valore Ci avviene solo nel caso che il valore attuale della variabile e quello da impostare non coincidano In queste condizioni inoltre la variabile Regime indicatrice dello stato transitorio regime viene impostata come falsa indicando quindi una fase di transitorio In Figura 5 28 riportato il diagramma a blocchi relativo al subVI descritto 84 SATTA tara E Se EREA ea ea E i rj Mo Error 7 1 1 1 1 Regime ms AH AH error in 4 error out E ES O a EI i B check the previous value if they re equal it doesn t put any value in the PV else the system isn t at Regime a Aaa Polato PPa DF PEER PEER REE EEE PrE Paraoa FEAN Pr Praa dee RI I I I a a a a Figura 5 28 Diagramma a Blocchi di Deflector write vi Da notare come 1 blocchi di apertura e chi
81. ibreria Shared Memory L IOC utilizza il protocollo Channel Access per la comunicazione con gli altri nodi e provvede per l infrastruttura da gestire la creazione ed 1l processo di strutture di dati note come record I record sono il tipo di dati utilizzati da EPICS e supportano attributi sia scalari che vettoriali insieme a vari attributi supportati dalla DLL Per ogni genere di record supportato dall IOC sono necessari due supporti da parte del dispositivo uno volto all inizializzazione l altro all esecuzione La DLL stata creata in modo da supportarli entrambi Inizializzazione Un IOC EPICS si avvia caricando l immagine binaria del software ed un file dbd contenente la descrizione di tutti 1 record utilizzati nel database in memoria Le istanze delle variabili sono definite in un file db Durante la processazione di un file di questo tipo vengono richiamati record e specifiche operazioni del dispositivo per l inizializzazione del record La DLL chiamata durante ogni istanziazione di record in modo da creare una variabile nella shared memory e collegare il campo del record relativo al dato alla variabile shared memory I programmi che vi accedono in questo caso LabVIEW possono inizializzare la shared memory Esecuzione I dati che giungono dal Channel Access o dall esecuzione di un data base creano un record in grado di fornire supporto al triggering del dispositivo Da parte del dispositivo
82. in linguaggio LabVIEW L interfaccia grafica LabVIEW prevista per essere di pi immediata interpretazione all utente finale non pratico di informatica rispetto alla base EPICS cui si appoggia Il software richiesto deve rendere possibile la gestione e il monitoraggio dell intero progetto nel vari sottosistemi che possono essere individuati in Figura 5 1 Sistema del target Front End Radioattivo FE R o Deflettore o Quadrupolo Sistemadiaccelerazione del fascio Sistemadiestrazione del fascio Beam Profiler Faraday Cup Emittance Meter Front EndProtonico FE P non sviluppato ai LNL Di cui gli ultimi non appaiono in foto perch non ancora progettati o in fase di progetto Ogni sottosistema deve risultare indipendente dal sistema che lo segue ma relazionarsi con il sistema che lo procede di modo che in ogni momento l utente possa trasferire 11 controllo a unit di alimentazione che siano gi in una situazione di regime e poterne eventualmente modificare 1 valori in relazione all obbiettivo prefissato e ai risultati ottenuti 66 ceto rei na gt ra Faraday Cup iN Estrattore nta 4 bewsa inas niam a ii Fn N Sistema del Quadrupolo ATTENZIONE COLLEGARE IL MORSETTO DI MESSA A TERRA DEGLI SCHERMI A TERRA er 7 L L FIGURA 5 1 I sottosistemi dell apparato Front End Il software richiesto descritto in questo capitolo stato creato ed interamente realizzato durante l esperie
83. it n sulla dislocazione dell errore Dopo diversi tentativi di esecuzione e cercando di sfruttare al massimo 1 mezzi di debug forniti da LabVIEW stesso primo fra tutti il probe stato individuato il problema se durante la fase di esecuzione il programma incontrava un errore che poi si scoperto essere catalogato cos Figura 3 6 Explain Error Error Cluster Explanation Status Code Error 114 occurred at The data type specifed is invalid 2 This error code is undefined No one has provided a Hex Code description for this code or you might have wired a number mo al that is not an error code to the error code input 72 A Source he data type specifedis nxalid Figura 3 6 Finestra di spiegazione dell errore 9995 questo diffondeva attraverso 1 VI rallentando e compromettendo l esecuzione per qualunque altro VI tra quelli adibiti alla comunicazione con il CA L errore precedente infatti comportava che qualunque altro tentativo di accedere al Channel Access venisse negato a priori fino a quando non si fosse usciti dall applicazione 43 Perci in conclusione al verificarsi di un errore di qualsiasi tipo solitamente catalogato con il codice 114 il programma chiudeva la comunicazione con il CA e qualunque successivo tentativo veniva impedito restituendo l errore catalogato 9995 Purtroppo 1l problema principale di questo tipo di comportamento s1 rivelato essere l incapacit per il programmatore
84. ldo Studio e ottimizzazione della sorgente di ionizzazione al plasma del progetto SPES Tesi di Laurea Specialistica Universit degli Studi di Padova s n a a 2009 2010 25 E Bindi Utilizzo di software LabVIEW per la realizzazione del sistema di controllo dei forni di produzione del progetto SPES Tesi di Laurea Triennale Universit degli Studi di Padova s n a a 2008 2009 26 M Montis Utilizzo di software EPICS per lo sviluppo dell apparato di produzione di ioni del progetto SPES Tesi di Laurea Specialistica Universit degli Studi di Padova s n a a 2009 2010 96
85. lo 4kV corrente massima 1mA potenza erogata 4W tensione di input nominale 12VDC Opportune unit rack della Ultravolt contengono gli alimentatori e forniscono l interfaccia hardware per il controllo in remoto nonch i sistemi di abilitazione manuale e di sicurezza dei canali di alimentazione c Figura 2 25 Foto degli alimentatori Ultravolt E possibile osservare il cablaggio del sistema di deflessione in alto e del sistema di deflessione in basso 31 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Figura 2 26 Alimentatore impiegato per fornire tensione alla piattaforma di alto voltaggio Il dispositivo impiegato per fornire la differenza di potenziale al sistema di estrazione degli ioni e un alimentatore Fugrack Figura 2 26 avente le seguenti caratteristiche tecniche e tensione massima 65kV corrente massima 2mA potenza erogata 140W Come per l hardware utilizzato nei sistemi di deflessione e focalizzazione del fascio anche l alimentatore Fugrack fornisce un interfaccia hardware per il controllo in remoto 32 33 Capitolo 3 IL SISTEMA DI CONTROLLO La comunicazione LabVIEW EPICS 3 1 Introduzione al sistema di controllo Il sistema di controllo una componente fondamentale per l operativit della facility Nel caso di una facility come quella in esame l eterogeneit delle componenti si ripercuote notevolmente sulla complessit del siste
86. logici ad essi associati hanno portato la comunit scientifica a proporre la costruzione di una rete di facility complementari definite di intermedia generazione fondamentali per arrivare alla costruzione di un unica grande facility europea di tipo ISOL chiamata EURISOL Tale progetto rappresenta un iniziativa che vede coinvolti i principali laboratori nucleari europei ed e dedicato allo studio ed alla progettazione di una struttura per la produzione di fasci radioattivi di qualit significativamente superiore a quella attualmente disponibile In tale direzione sono orientati anche i Laboratori Nazionali di Legnaro LNL i quali prevedono la costruzione di una facility ISOL per la produzionedi fasci di ioni esotici il progetto SPES Selective Production of Exotic Species Tale programma e coordinato a livello nazionale e prevede la collaborazione tra sei sezioni INFN PENEA Bologna i Dipartimenti di Ingegneria Meccanica di Ingegneria dell Informazione e di Scienza Chimiche dell Universit degli Studi di Padova e a livello internazionale strette collaborazioni con il CERN Svizzara ed i Laboratori di Oak Ridge USA 1 3 Applicazione dei fasci di ioni esotici I fasci di ioni esotici hanno suscitato nel corso degli anni un crescente interesse dovuto alle loro molteplici applicazioni non solo in campo della fisica nucleare ma anche in astrofisica medicina e fisica dello stato solido Nel presente paragrafo vengono b
87. lusioni sull efficienza o valutarne le prestazioni ci che si pu dir per che potenzialmente un metodo di lavoro decisamente pi snello e potenzialmente pi veloce stabile e affidabile 3 7 Conclusioni L eterogeneit della componenti del sistema Front End necessitava un sistema di controllo che desse la possibilit di racchiudere queste diversit sotto un unico protocollo di comunicazione La scelta caduta sul linguaggio EPICS in quanto non solo fa fronte a questa esigenza ma ha la capacit di rendere disponibili i suoi dati un numero virtualmente illimitato di processi Client senza che il Client debba conoscere a priori quale sia il Server che gli fornir l informazione richiesta 47 Dal punto di vista del software Client stata scelto di implementare l interfaccia utente attraverso 1l linguaggio LabVIEW A questo proposito stata implementata un interfaccia comune la Shared Memory che fornisse una connessione tra l applicazione LabVIEW e il sistema di controllo basato su EPICS Utilizzano la Shared Memory ogni applicazione pu essere resa disponibile al Channel Access con 1 pieni benefici che si possono trarre dal supporto di record EPICS Tra le componenti della Shared Memory vi una DLL che implementa una serie di funzioni a costituire una libreria completa cui il processo Cient pu afferire Ci sono per due problemi in primo luogo LabVIEW non supporta meccanismi di callback functions
88. ma di controllo Come visto in precedenza il funzionamento di un acceleratore di particelle richiede l impiego di strumenti dalle caratteristiche molto diverse e spesso non gestibili attraverso un unico modello di interfaccia hardware n di un comune protocollo di comunicazione E necessario perci un software di comunicazione robusto e indipendente dall hardware che consenta l unificazione sotto un unico protocollo di tutti 1 sottosistemi di un Impianto A questo scopo si scelto quindi 1l linguaggio di programmazione EPICS Experimental Physics and Industrial Control System 11 quale non solo risponde a questa esigenza ma implementa anche una serie di funzionalit di livello superiore che si potrebbe definire bus software ovvero d la possibilit di accedere al valore di una variabile di processo PV Process Variable acquisita in un qualunque sottosistema attraverso una semplice chiamata per nome Questa infrastruttura di rete costruita sopra 1 protocolli TCP IP e UDP si chiama Channel Access e costituisce un middleware tale per cui un processo Server rende disponibili 1 suoi dati a un numero virtualmente illimitato di processi Client senza che 11 Client debba conoscere a priori quale sa il Server che gli fornir l informazione richiesta Come regola generale s1 deciso di utilizzare dei PLC nei sottosistemi in cui la sicurezza ha una notevole rilevanza quali la gestione di vuoto raffreddamento ad a
89. mazione usando LabVIEW la possibilit di creare l interfaccia con l utente chiamata Front Panel in maniera relativamente veloce e separatamente dalla programmazione della funzionalit dell applicativo che si estende in un altra schermata detta Block Diagram LabVIEW in conclusione stato studiato per offrire in campo scientifico un linguaggio di programmazione potente tanto nella logica e ancor pi nella grafica 4 2 Struttura Block Diagram Front Panel Icona e connettori I programmi realizzati in LabVIEW vengono chiamati strumenti virtuali VI Virtual Instrument poich nell aspetto e nel funzionamento sono simili a strumenti fisici ma l interazione avviene attraverso un programma in esecuzione che simula il funzionamento di un dispositivo fisico oscilloscopio multimetro L utente pu modificare il valore di alcune grandezze agendo su opportune manopole o interruttori visualizzati dal programma e pu osservare il risultato delle elaborazioni condotte su display grafici molto simili a quelli che si trovano sulla strumentazione numerica digitale SI L interfaccia utente di un VI chiamata Front Panel in ragione dell aspetto che durante il funzionamento pu imitare quello del pannello comandi di uno strumento reale Il Front Panel pu contenere bottoni rotativi a pressione grafici e indicatori di ogni genere I VI funzionano secondo le istruzioni di un diagramma costruito usando 1l ling
90. mmi le variabili necessarie al monitoraggio del processo Questa relazione si sviluppa in cinque capitoli il cul contenuto viene qui di seguito brevemente riassunto e Capitolo1 In questo capitolo viene descritta la metodologia ISOL per la produzione di fasci di ioni radioattivi In seguito vengono elencate le principali applicazioni dei fasci di ioni radioattivi nei campi di interesse della fisica nucleare dell astrofisica della scienza dei materiali e della medicina e Capitolo2 In questo capitolo sono esposte le principali caratteristiche della facility SPES in fase di sviluppo presso 1 Laboratori Nazionali di Legnaro Successivamente viene esposto 1l sistema Front End offline in fase di realizzazione nei LNL impiegato per le attivit di ricerca e sviluppo e Capitolo3 In questo capitolo viene introdotto 1il linguaggio di programmazione LabVIEW con riferimento al modello di comunicazione hardware con il software di controllo EPICS attraverso l interfaccia Shraed Memory determinate funzioni e modelli progettuali che maggiormente si sono rivelati utili durante l attivit tirocinio svolta macchina a stati di Moore Measurement amp Automation Explorer Interfaccia Shared Memory per l interazione con EPICS e Capitolo4 In questo capitolo viene descritto il software LabVIEW con particolare riferimento a determinate funzioni e modelli progettuali che maggiormente si sono rivelati utili durante l attivit tirocinio svolta
91. mo decisionale moderatamente complesso come una routine diagnostica o un controllo di progetto Una macchina a stati consiste in un insieme di stati ed in una funzione di transizione che conduce allo stato seguente Le macchine a stati finiti hanno molte varianti Le due macchine a stati finiti pi comuni sono la macchina di Mealy e la macchina di Moore Una macchina di Mealy effettua un azione per ogni transizione Una macchina di Moore effettua un azione specifica per ogni stato del diagramma di transizione di stato Il modello progettuale di macchina a stati in LabVIEW implementa ogni algoritmo descritto da una macchina di Moore Una macchina a stati si basa sul dati di ingresso dell utente o sui calcoli nello stato per determinare in quale stato andare successivamente Ogni stato pu condurre a uno o pi stati o terminare 1l flusso del processo Molte applicazioni richiedono uno stato di inizializzazione seguito da uno stato di default in cui possono essere effettuate molte azioni diverse Le azioni effettuate possono dipendere da ingressi e stati precedenti e correnti Uno stato di chiusura effettua comunemente azioni di ripulitura 56 Le macchine a stati sono comunemente usate per creare interfacce utente In queste azioni diverse dell utente inviano l interfaccia utente in differenti segmenti di processo Nella macchina a stati ogni segmento di processo agisce come uno stato Ogni segmento pu condurre ad un altro segmento
92. n cui si possono notare i componenti principali che costituiscono la facility SPES per la produzione di fasci di ioni esotici HWV platform i lon source mg Proton driver Pai b Am Isotopic separator Isobame separator B Post i P i Accelerato Charge i Brecder 3 HIV platform M PIAVE ALPI Figura 2 11 Rappresentazione schematica della facility SPES Si ricorda che la corrente finale del fascio radioattivo dipende dall efficienza di molti processi chimici fisici complessivamente ci si aspetta alle sale sperimentali un fascio avente un rapporto di circa 10 10 isotopi s molto inferiore alle 10 fissioni s date dalla fissione nucleare Il diagramma di Figura 2 12 mostra l intensit del fascio radioattivo calcolata tenendo conto delle efficienze di emissione di ionizzazione e di accelerazione per diverse specie di isotopi 24 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Accelerated RIB beams 1 00E 10 1 005 09 1 00E5 08 1007407 1 00E 06 1 00E 05 1 00E 04 intensity sec 1 1 00E 03 1 00E 02 1 00E 01 1 006 00 r 80 do 100 110 120 130 140 150 mass Figura 2 12 Intensit finale del fascio calcolata tenendo conto delle efficienze di emissione di ionizzazione e di accelerazione per diverse specie di isotopi 2 4 Il Front End del progetto SPES Come descritto nel precedente Capitolo la tecnica ISOL e basata su un
93. ne della concentrazione dell emettitore di positroni iniettato I radionuclidi utilizzati nella scansione PET sono generalmente isotopi con breve tempo di dimezzamento come 11C 20min 13N 10min 150 2min e 18F 110min Per via del loro basso tempo di dimezzamento i radioisotopi devono essere prodotti da un ciclotrone posizionato in prossimit dello scansionatore PET La PET gioca un ruolo sempre maggiore nella verifica della risposta alla terapia specialmente in particolari terapie anti cancro si prospettano dunque per essa sempre maggiori applicazioni e sviluppi 14 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici 1 3 4 Applicazioni in astrofisica L astrofisica nucleare gioca un ruolo fondamentale nella comprensione della struttura evoluzione e composizione dell Universo e dei suoi costituenti Le stelle generano energia attraverso reazioni nucleari coinvolgenti sia nuclei stabili che radioattivi A volte il consumo del carburante nucleare procede stabilmente e dura bilioni di anni altre volte e esplosivo e dura pochi minuti o secondi Nelle differenti fasi della consunzione delle stelle vengono sintetizzati nuovi elementi chimici sia tramite processi di nucleosintesi che seguono strettamente la valle di stabilit sia attraverso processi che si svolgono in un territorio sconosciuto Per sviluppare un modello che descriva il meccanismo di nucleosintesi necessario misurare le rese delle
94. ne di nuclei particolari chiamati ad anello nuclei halo Questi sono caratterizzati da una diversa collocazione dei neutroni possiedono infatti molti piu neutroni dei rispettivi isotopi stabili inoltre uno o due neutroni essendo debolmente legati al nucleo orbitano attorno ad esso neutroni di valenza Un esempio di nucleo halo e il 11Li esso ha una dimensione media del nucleo paragonabile a quella del 48Ca se si considera per o l alone racchiuso dalle orbite dei due elettroni di valenza presenti il nucleo assume dimensioni paragonabili a quelle del 208Pb Figura 1 3 Figura 1 3 Paragone tra le dimensioni del nucleo di 11Li e quelle di altri nuclei pi massivi 11 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici Il nucleo 11Li e un sistema a tre corpi i due neutroni esterni ed il core e rappresenta un esempio naturale di sistema Borromeico Figura 1 4 in topologia 1 tre anelli borromeici sono legati l uno all altro in modo tale che la rottura di uno permetta la separazione degli altri due Figura 1 4 Gli anelli Borromeici I nuclei ad anello sono anche chiamati nuclei Borromeici proprio perch se uno dei loro costituenti viene a mancare gli altri divengono immediatamente instabili e si possono a loro volta allontanare facilmente Attualmente per la misura della distribuzione dei protoni sulla base degli esperimenti si usano fasci radioattivi di b
95. nte L interazione forte vincola il moto dei nucleoni attorno alla massa nucleare centrale che grazie alla sua notevole intensit richiede molta energia per essere portata a rottura La branca della fisica che studia il comportamento e la stabilit del nucleo atomico la fisica nucleare I nuclei stabili possiedono approssimativamente ugual numero di neutroni e protoni e costituiscono la cosiddetta valle di stabilit nella carta dei nuclidi Figura xxxxxxxx il motivo fondamentale della maggiore stabilit dei nuclei con numero di protoni uguale al numero di neutroni e da ricercarsi nel fatto che l interazione neutrone protone leggermente pi intensa rispetto alle interazioni protone protone e neutrone neutrone Osservando la Figura 1 1 si nota che per nuclei con numero di massa A gt 40 si ricorda che A Z N con Z numero di protoni ed N numero di neutroni la forza coulombiana sposta la linea di stabilit lontano dalla retta in cui giacciono i nuclei con numero di protoni ugualeal numero di neutroni verso nuclei ricchi di neutroni i quali essendo privi dicarica non alimentano la forza repulsiva elettrostatica Si ha inoltre che la forzacoulombiana limita l esistenza di elementi super pesanti dato che il corto raggio di azione della forza nucleare forte non permette un efficace opposizione alla forza elettrostatica agente invece pi a lungo raggio Numero di protoni Z Numero di neutroni N
96. nto riguarda invece la gestione del Pannello Frontale stato scelto di dividere visivamente la sezione di Setting dalla sezione di Monitoring dei valori Sono stati predisposti due monitor dedicati Figura 5 3 in modo da rendere la console di lavoro di pi Immediata percezione e di facile utilizzo Il Pannello Frontale stato creato in modo che sul monitor di destra siano collocati tutte le Impostazioni relative a gestione rampe tensioni impresse controllo dell estrattore e cos via mentre sul monitor di sinistra sono ubicati solo indicatori e grafici di lettura dei valori di processo FIGURA 5 3 Console di lavoro Nel prossimo paragrafo cominceremo ad analizzare nel dettaglio 11 funzionamento dell applicativo esaminando 1 singoli passi che caratterizzano ogni ciclo a partire da quello globale e poi addentrandosi nei vari sottosistemi 5 2 Inizializzazione e lettura dello status Le operazioni iniziali prevedono l inizializzazione di alcune variabili come ad esempio le variabili di case per ogni macchina a stati presente nel Block Diagram visualizzano i segnali preliminari sullo status della macchina e creano 1 file di misure agli indirizzi impostati 69 5 2 1 Inizializzazione Allo status 100 del ciclo di controllo globale sono richieste vere due condizioni la prima riguarda il consenso alle condizione di utilizzo del programma la seconda relativa all inserimento dei path
97. nviare il segnale che abiliti il processo dei dati ad un altra applicazione in fase di attesa La DLL supporta due modalit di funzionamento 1 dati possono essere condivisi secondo due modalit Asincrono il chiamante non deve attendere la fine dell attivit del codice richiamato Sincrono cio l esecuzione del codice successivo alla chiamata verr eseguito soltanto quando la chiamata terminer la sua attivit e restituir 11 controllo al chiamante Tutti 1 dati possono essere letti in modo asincrono dalla DLL ma solo 1 dati inseriti come sincroni possono essere letti in modo sincrono La struttura dei dati all interno della DLL utilizza una serie di buffer sia che essi siano acquisiti in maniera asincrona che in maniera sincrona In modalit asincrona 1 dati vengono letti dall ultimo buffer disponibile e se i dati sono contemporaneamente scritti sulla variabile dallo stesso nome vengono usati due buffer distinti Nel caso in cui un buffer vada in overrun cio un dato scritto in un buffer gi in uso in modalit di lettura tale operazione di lettura rilever il cambiamento di numero di sequenza e ricopier il buffer nell area di lettura dati In modalit sincrona i dati sono scritti nei buffer come descritto prima ma i puntatori dei buffer avanzano solo quando un evento processato inviato con un time stamp l indicazione dell ora Anche la lettura sincrona necessita di un puntatore di buffer e pu avvenire
98. nza di tirocinio Per quanto riguarda il diagramma a blocchi il programma pu essere suddiviso in tre fasi fondamentali la prima una sorta di fase di inzializzazione in cui vengono verificate le Impostazioni di sicurezza e lo status vengono eseguite le impostazioni iniziali dopodich 1l flusso di segnali si propaga ai vari sottosistemi che in mancabza di altri comandi si portano allo stato iniziale di Default A questo punto una volta stabilito che le condizioni sono adeguate ovvero una volta che gli alimentatori dei vari sottosistemi si trovino nella condizione di regime desiderata si passa allo studio del fascio allo scopo di valutare la bont della sorgente in esame Relativamente a queste tre fasi sono implementati tre cicli while allo scopo di leggere le PV dei blocchi corrispondenti alle unit in esecuzione e salvarli in appositi file E molto importante che 1 vari sottosistemi risultino indipendenti tra loro ma al contempo venga mantenuta la possibilit di modificare una qualunque delle impostazioni senza corrompere l intero sistema Per tali motivi ogni sottoprogramma stato impostato sul modello della macchina di Moore ed stato creato un controllo principale che consenta in ogni momento di passare di schermata in schermata Controllo globale 1 Operazioni iniziali accetto delle condizioni d uso e impostazione degli indirizzi di Log 2 Operazioni sugli alimentatori della camera target 3 Operazioni su modulo e
99. o di canali virtuali la visualizzazione di pannelli di prova l impostazione di scale 58 personalizzate e l ottenere aggiornamenti software per la configurazione e il test del sistema MAX inoltre informa su quali dispositivi siano presenti nel sistema My System Measurement amp Automation Explorer File Edit View Tools Help Configuration Le funzioni di MAX Figura 4 13 si dividono in quattro categorie 1 Data Neighborhood i a a My System 2 Devices and Interfaces n E Data Neighborhood 3 Scales gA Devices and Interfaces Natic 4 Software amp E Historical Data Gi Haal Scales Meas H Software j IVI Drivers What is E E Remote Systems Measure products Figura 4 13 Funzioni di MAX Data Neighborhood Data Neighborhood contiene i canali virtuali Ha la funzionalit di mostrare i canali virtuali configurati correntemente e di fornire utilities per il test e la riconfigurazione di quei canali virtuali Data Neighborhood fornisce anche accesso al DAQ Channel Wizard che consente di creare nuovi canali virtuali Devices and Interfaces Devices and Interfaces visualizza l hardware della National Instruments correntemente installato e rilevato Include anche delle utility per la configurazione e il test dei dispositivi Una di queste utility il Test Panel Test Panel Il Test Panel un utility per il test degli ingressi analogici delle uscite analogiche degli I O digitali e delle funzion
100. o di fornire due fasci di protoni indipendenti fino a 70 MeV di energia ed aventi una corrente massima di 750 uA 17 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro 2 2 Il target di produzione ed il sistema di estrazione e ionizzazione Il target di produzione dei radioisotopi insieme al sistema di estrazione e ionizzazione degli stessi contenuto all interno di una camera cilindrica detta camera target raffreddata da un opportuno circuito date le elevate temperature raggiungibili Figura 2 2 Sempre a causa delle alte temperature per evitare l ossidazione dei componenti presenti l interno della camera viene mantenuto in condizioni di alto vuoto con pressione dell ordine dei 10 mbar La mancanza di atmosfera inoltre necessaria per aumentare il cammino libero medio delle particelle radioattive prodotte Il volume della camera delimitato dallo spallamento di una flangia plate e da un coperchio cover a forma di pentola entrambi realizzati in lega di alluminio mentre la tenuta a vuoto garantita da un O Ring COVER Figura 2 2 Configurazione della camera target Il target composto da sette dischi coassiali in UCx aventi 40 mm di diametro e circa 1 mm di spessore ed opportunamente distanziati in direzione assiale al fine di dissipare attraverso radiazione termica la potenza sviluppata dal fascio di protoni Essi sono contenuti in una scatola box consistente in un tubo cavo di gra
101. olarmente indirizzato alla creazione o gestione di strumentazione elettronica Elaborato dalla National Instruments si differenzia da altri ambienti di sviluppo come Basic o C per un aspetto importante mentre gli altri sistemi di programmazione utilizzano un linguaggo testuale e si usano creando linee di codice LabVIEW utilizza un linguaggio di programmazione grafica il G attraverso cui 1 programmi creatisi hanno la forma di diagrammi Le differenti funzioni del linguaggio sono rappresentate sullo schermo con delle icone e la programmazione si svolge cablando le icone con 1 fili A basso livello LabVIEW pu essere utilizzato anche senza una preparazione specifica informatica l utilizzare simboli grafici piuttosto che linguaggio testuale nel descrivere le operazioni di programmazione il fatto in parole povere che il programmatore non veda sullo schermo una sequenza di righe ma un circuito cablato con simboli e icone a lui familiari consente un immediata percezione del tipo di funzionalit che l applicativo offre LabVIEW un ambiente di programmazione potente che permette di sviluppare operazioni complesse come acquisizioni di dati gestione della memoria e dei tempi gestione di strumenti esterni elaborazioni complesse di dati Anche se un ambiente di programmazione ad uso generale e possiede delle biblioteche di funzioni estese adatte a tutti 1 campi di programmazione LabVIEW eccelle nelle biblioteche di funzioni svil
102. or parte di queste sono basate sul metodo ISOL ISOL Facility ACCELERALTORE PRIMARIO SORGENTE DI TARGET IONIZZAZIONE FRONT END SEPARATORI ELETTROMAGNETICI POST ACCELERATORE ESPERIMENTI Figura 1 2 Schema di una facility di tipo ISOL per la produzione di fasci di ioni esotici La tecnica ISOL Isotope Separation On Line schematizzata in Figura 1 2 utilizza la separazione degli isotopi in linea I principali costituenti di tale tipologia di facility sono 9 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici e acceleratore primario e il complesso target sistema di estrazione e sistema di ionizzazione e 1 separatori di massa ed isobari e il post acceleratore Un fascio di particelle della voluta energia proveniente dall acceleratore primario viene fatto collidere con un bersaglio target di materia fissile ottenendo cos la produzione degli isotopi radioattivi tramite reazioni nucleari fissione spallazione frammentazione ecc Attraverso un opportuno sistema 1 radioisotopi vengono estratti e ionizzati e in questo modo potranno essere accelerati per differenza di potenziale Il primo stadio di accelerazione avviene nel front end il quale attira gli ioni e li invia verso dei separatori elettromagnetici all interno dei quali il fascio viene opportunamente selezionato e purificato I separatori sono quindi necessari dato che permettono di ottenere un fascio chimicamente e
103. ppresentato il diagramma a a blocchi del VI can stop R0 Ns ua _ _ fara On Figura 5 17 Schema a blocchi di TARGET read values vi L ultima variabile in uscita restituita da questo subVI la variabile booleana can stop RD Essa assume valore vero sono nel caso in cui tutte le correnti e tensioni nel target siano nulle Il relativo Pannello Frontale appare invece come in Figura 5 18 INTERFACE FINAL vi Front Panel aG Edit View Project Operate Tools Window Help cm A FE P Deflector Triplet Extractor SAVING saving cadence ms 5000 Alimentation values on O pe Reached desired current OVEN pe Reached desired current MAGNET pe 0 8 I_Oven received I_Magnet received o 0 DZS v_Oven received Y_Magnet received Di sia pull pn 2 0 0 8 0 5 E lt 0 4 Reached desired voltage ANODE pe I_Line received I_Anode received 0 2 LI o 0 v_Line received Y_Anode received To Inserted values I_Heat received piccione 0 Y_Heat received 0 Heat values Target values v 28 n Figura 5 18 Pannello Frontale di TARGET read values vi Si pu notare come per ogni alimentatore siano visualizzati 1 valori numerici di tensione e corrente e ci sia la possibilit tramite il grafico di visualizzare l andamento delle correnti nel tempo di particolare intere
104. rando su sistemi complessi tramite questo modello di comunicazione al Channel Access si sono verificate alcune difficolt di carattere diagnostico e esecutivo Error 9995 Ai primi tentativi di esecuzione di quella che era solo una bozza dell interfaccia finale il programma non rispondeva in quello che si potrebbe definire il modo corretto Alla prima esecuzione dava segni di rallentamento e non rispondeva ai comandi che venivano dati quali ad esempio il cambio di finestra Tab o l accensione o lo spegnimento di switch di prova Dopo un intervallo di tempo abbastanza considerevole in cui il programma si comportava cos l esecuzione veniva autonomamente bloccata Al secondo tentativo di esecuzione si verificava che non solo 42 il programma era sordo ai comandi ma il running veniva interrotto quasi istantaneamente A questo punto nel cluster vedi cap 4 paragr di errore compariva il seguente messaggio Figura 3 5 Explain Error Error Cluster Explanation Status Eade Error 9995 occurred at BAD_Context 2 2995 ai This error code is undefined No one has provided a Hex Code description for this code or you might have wired a number zw that is not an error code to the error code input 2 TUB w Source BAD Context A r Figura 3 5 Finestra di spiegazione dell errore 9995 e faceva riferimento a uno qualunque dei VI della libreria EpiesToLabView senza per dare chiara indicazione n sull ent
105. rasporto del fascio e intervenendo sul campo elettrostatico del tripletto di quadrupoli e possibile modificare la propriet di focalizzazione del fascio Tale parametro e estremamente importante per manipolarne la geometria e il campo elettrico fornito dall alimentatore di alta tensione e applicato nella camera target permette di modificare il comportamento delle linee di forza del fascio di ioni Come visibile in Figura 2 21 all aumentare del potenziale fornito dall alimentatore si ha un progressivo assottigliamento delle linee di forza e conseguentemente un miglioramento delle caratteristiche del fascio Per questo tipo di regolazione viene quindi richiesta una notevole precisione le specifiche tecniche prevedono un errore massimo di 1 V Risulta quindi di estrema importanza poter controllare in modo rapido e preciso le configurazioni di tensione dei sistemi in questione Si rende allora necessario sviluppare opportuni sistemi di controllo per garantire delle caratteristiche di linearit e geometria del fascio di ioni soddisfacenti I dispositivi impiegati per fornire le tensioni al sistema di deflessione ed al sistema di focalizzazione del fascio di ioni sono gli alimentatori prodotti della Ultravolt visibili in Figura 2 25 In particolare vengono utilizzati gli alimentatori serie 4A12 P4 alimentatori unipolari positivi e 4A12 N4 alimentatori unipolari negativi aventi le seguenti caratteristiche e tensione massima in modu
106. rce dove sono ionizzati positivamente ioni 1 Nell attuale configurazione la linea di trasferimento un tubo sottile di tantalio saldato al riscaldatore ad un estremit e connesso meccanicamente alla sorgente di ionizzazione all estremit opposta Figura 2 3 Come accade per il riscaldatore anche il sistema linea di trasferimento sorgente di ionizzazione viene riscaldato mediante dissipazione di potenza per effetto Joule in questo modo la temperatura della sorgente arriva a sfiorare 1 2400 C ET se bo n ELECTRODE la i 4 Foma p e y _b PRIMARY p BEAM vampa m TARGET a UE ION SOUR N g A gt SR Figura 2 4 pan TE sistema co estrazione e ionizzazione del progetto SPES Pi La camera target viene collegata al front end tra i due componenti presente una differenza di potenziale Vcamera Vfront end pari a 60 kV ed quindi necessario al fine di evitare il contatto diretto interporre un isolante elettrico electrical insulator come rappresentato in Figura 2 4 Grazie alla differenza di potenziale gli ioni radioattivi sono dirottati verso il front end in particolare gli ioni di uscita dalla sorgente di ionizzazione sono accolti da un elettrodo realizzato in lega di titanio T16A14V e visibile in Figura 2 4 In questo modo si forma il fascio di ioni radioattivi che verr inviato alle sale sperimentale successivamente al passaggio attraverso i separator
107. re che non necessario siano coinvolte in quella particolare circostanza Figura 4 16 Trasmissione del segnale tramite cluster di errore Cere m 5 lia Figura 4 17 Trasmissione del segnale tramite cluster di errore 61 4 3 6 Logbook Durante l esecuzione di un qualunque VI in particolare del progetto protagonista di questi tesi spesso sorge la necessit di conservare 1 dati raccolti A questo scopo stato progettato un sistema di acquisizione e salvataggio sviluppato come segue e acquisizione dei dati di interesse e selezione dei dati tra quelli acquisiti che si intende salvare e creazione di un file di testo su cui trascrivere i dati selezionati Il file di testi progettato come segue La directory in cui salvare il file ha indirizzo path cos strutturato Figura 4 18 CiDocuments and Settings spes DesktopiLogbook IFURNACES furnaces C Documents and Settings spesiDesktopiLogbook DEFLECTOR deflector CiiDocuments and Settings spes DesktopiLogbook TRIPLET triplet CiDocuments and Settings spes DesktopiLogbook IEXTRACTORextractor CiDocuments and Settings spes DesktopiLoghook FARADAY CUP faraday cup CiDocuments and Settings spes DesktopiLogbook FUGifug C Documents and SettingsispesiDesktopiLogbook BEAM PROFILE beam profile Figura 4 18 Gestione inserimento path viene impostato dall utente all inizio del esecuzione mentre la cartella interessata in questo caso viene creata in fa
108. reazione di un EPICS Client Per creare un EPICS Client I O server e Nel Project Explorer window cliccare con il tasto destro un progetto e selezionare New I O server Figura 3 7 E Project Explorer Trip switch lvproj File Edit wiew Project bedgixb0xse yama ralise Qperate Tools Window Help Project Items Paths g m Project Trip switch lwproj C Documents and SettingsiINFN_ i DeskkopiTrip switch proj ia csi F WI Simulation Subsystem Virtual Folder ngs INFN_1 DesktophW rite Trip Switch Iwlib Trace Execution Add d Control Disable Autodeploy Variables Library Variable Arrange by d UO Server Gettings INFN_11Deditop Wribe Trip Seth ib a a je class SASA xControl PEP Mew Properties _ Figura 3 7 Creazione di un I O server e Nella finestra di dialogo Create New I O Server Figura 3 8 selezionare EPICS Client e cliccare Continue Create New IO Server I O Server Type Alarm Printer Custom wI On Input Change Custom WI Periodic Data Set Marking EPICS Client EPICS Serwer Modbus Modbus Slave OPZ Client Description Print alarm and event data to a line printer on a serial or parallel port Figura 3 8 Scelta di quale server adottare e Nella finestra di dialogo Configure EPICS Client I O Server Figura 3 9 cliccare Add Record per aggiungere una variabile di processo Il Configure EPICS Client I O Server organizza le variabili di processo prima
109. revemente descritte le principali applicazioni dei fasci di ioni radioattivi 10 Capitolo 1 Progetto SPES produzione ed utilizzo di fasci di ioni esotici nelle quattro aree sopra citate 1 3 1 Applicazioni in fisica nucleare Miglioramento e verifica del Modello Standard Il modello standard della fisica delle particelle e una teoria che descrive insieme tre delle quattro forze fondamentali cio l interazione nucleare forte l elettromagnetismo e l interazione nucleare debole queste ultime due unificate nell interazione elettrodebole nonch la funzione e le propriet di tutte le particelle note ed osservate che costituiscono la materia Nonostante il suo successo tale modello non e del tutto soddisfacente poiche dipende in modo sostanziale da alcune assunzioni fatte ad hoc Elaborati esperimenti di fisica nucleare suggeriti da convincenti basi teoriche sono stati ideati allo scopo di chiarire l origine di queste assunzioni e pervenire cos 1 all unificazione delle interazioni fondamentali Tali esperimenti prevedono precise misure delle propriet di decadimento di alcuni nuclei le quali misurazioni possono essere effettuate proprio utilizzando come sorgente pura di ioni 1 fasci di ioni radioattivi prodotti dalle facility Studio della struttura di nuclei complessi I nucleoni protoni e neutroni sono costituiti da subparticelle chiamate quark esse esercitano un effetto fisico anche oltre i nucleoni nei quali sono
110. rocesso Client L insieme delle funzioni della CA library pu essere suddivisa in 3 gruppi Il primo gruppo rappresentato dalla totalit della CA library il secondo al livello delle variabili di processo 1l terzo 1l livello delle operazioni di lettura e scrittura di una variabile Primo gruppo di funzioni Tra le funzioni pi Importanti troviamo quel gruppo di funzioni che inizializza e distrugge la CA library Ca context create Questa funzione inizializza 11 CA context quando il programma Client si avvia Deve essere chiamata una volta sola prima di tutte le altre funzioni ca context destroy Questa funzione distrugge il CA context quando il programma client termina e deve essere chiamata una volta sola quando dopo tutte le altre funzioni Secondo gruppo di funzioni Questo gruppo di funzioni lavora con le Process Variable Tra le varie funzioni le pi utilizzate sono quelle che hanno lo scopo di collegare o scollegare le PV Altre funzioni invece hanno lo scopo di ricevere parametri dalle PV o di assegnare dei callbacks speciali ca create channel Questa funzione crea 11 CA channel per la PV A questo punto 1l client ha un riferimento alla variabili che dovr usare ogni qual volta voglia lavorare con essa Per ogni variabile che si vuole utilizzare necessario aprire un collegamento Questa funzione deve essere chiamata prima di ogni altra funzione del secondo e del terzo gruppo ca clear channel Questa funzione
111. scrivere dati di quel tipo poich non stato realizzato nessun VI che implementi l operazione di gestione di un dato Waveform 90 5 5 3 Emittance Meter Per quanto riguarda 1l rivelatore di Emittanza invece nulla stato ancora impostato dato che lo strumento in fase di progettazione e non ancora stato definito 11 profilo hardware chwe verr adottato L emittanza ha unit di lunghezza ma di solito denominata lunghezza x l angolo per esempio millimetri x milli radianti It can be measured in all three spatial dimensions Pu essere misurata in tutte e tre le dimensioni spaziali La dimensione parallela al moto della particella chiamata potenza di emissione longitudinale le altre due dimensioni sono denominati emittenze trasversali La definizione aritmetica di un potere di emissione trasversale 67 width Db B emittance Dove e width la larghezza del fascio di particelle e dp p la diffusione dinamica del fascio di particelle e D il valore della funzione di dispersione al punto di misurazione nella acceleratore di particelle e B il valore della funzione beta al punto di misurazione nella acceleratore di particelle Ci che si pu dire dell Emittanza che rappresenter la discriminante pi importante al fini della valutazione della bont del sistema in esame Una volta che tutti 1 dati sono stati raccolti e l esperimento concluso l utente pu premere 1l pulsante di
112. se di inizializzazione I nome del file di testo ricavato da un particolare VI Figura 4 19 4 20 62 File Edit Yiew Project Operate Tools Window Help n F balt istoar ffor S esult string Farc ime string E string si Figura 4 19 4 20 Front Panel e Block Diagram di FileName vi Che mi dar come uscita la concatenazione di due stringhe date string e time string che andranno ad aggiungersi al nome scritto in minuscolo nel path control a formare il nome vero e proprio del file di testo 4 4 Conclusioni L ambiente LabVIEW sviluppato da National Instruments pu essere definito come un linguaggio di programmazione grafica orientato alla realizzazione di software per acquisizione dati e per sistemi di misura su computer LabVIEW corredato da librerie integrate per acquisizioni dati controllo degli strumenti analisi dei dati networking La caratteristica principale di questo linguaggio la programmazione grafica 1 codici sono generati disegnando dei diagrammi a blocchi e collegandoli tra loro mediante percorsi che definiscono il flusso di dati I programmi LabVIEW scritti nel linguaggio di programmazione grafica G sono chiamati VI Ogni programma costituito da tre parti principali il pannello frontale che costituisce l interfaccia utente il diagramma a blocchi dove risiede il vero e proprio codice grafico e il campo di icona connettori dove sono definiti ingressi e uscite d
113. si terranno tra la fine di Febbraio e gli inizi di Marzo 2010 93 94 Bibliografia Bibliografia 1 M Manzolaro Analisi termica e strutturale del bersaglio diretto per la produzione di fasci radioattivi per il progetto SPES Tesi di Laurea Specialistica Universit degli Studi di Padova s n a a 2006 2007 2 G Ciavola Fasci di ioni radioattivi ai Laboratori Nazionali del Sud dell INFN il progetto EXCYT s l Il Saggiatore 1999 3 M Lindroos of ISOL type radioactive beam facilities s l EPAC 2004 4 Online http www ganil fr euriso EURISOLImnks html 5 A Andrighetto The SPES Project At LNL AIP American Institute of Physics s n 2009 6 G Meneghetti M Manzolaro A Andrighetto Design of the SPES Target Heating System theoretical analyses and comparison with experimental data TCN CAE s n 2008 7 G Prete A Covello SPES Technical Design Report Online 2008 http www Inl infn 1t spes TDR2008 tech_design08_Iindex htm 8 Radioactive isotopes in solid state physics Deicher M 3 s l Europhysics News 2002 Vol 33 9 Online http wikipedia org 10 A Pisent P Colautti J Esposito L De Nardo V Conte D Agosteo G Jori P A Posocco L B Tecchio R Tinti G Rosi Progress on the accelerator based SPES BNCT project at INFN Legnaro Journal of Physics Conference Series 2006 Vol Volume 41 11 APPLICAZIONI DI FISICA NUCLEARE IN RADIOTERAPIA E DIAGNOSTICA MEDICA Tinti R
114. spositivi operanti al potenziale di 30kV ed il trasformatore di isolamento al di fuori della zona operativa sono invece presenti 1 rimanenti rack contenenti 1 dispositivi per la gestione del sistema pneumatico del sistema di sicurezza del sistema di deflessione del sistema di focalizzazione e l alimentatore che fornisce la differenza di potenziale di 30kV al blocco target 29 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Figura 2 22 Dispositivi impiegati per l isolamento della piattaforma di alto v Itaggio a destra il trasmettitore in fibra ottica per le trasmissioni dei dati a sinistra il trasformatore di isolamento impiegato per disaccoppiare le linea di alimentazione della piattaforma di alto voltaggio dalla rete del laboratorio 2 5 I sistemi presi in esame per lo sviluppo del software di controllo Dal punto di vista controllistico 1 processi presi in esame nello svolgimento della seguente tesi sono costituiti da tutti 1 dispositivi e gli elementi del blocco Front End necessari per gestire e valutare le propriet del fascio di ioni nonch l alimentatore che fornisce il potenziale di 30kV alla camera target I sistemi di controllo sviluppati in questo lavoro di tesi coinvolgono quindi le seguenti parti del Front End e il sistema di deflessione e il sistema di focalizzazione del fascio di ioni e il sistema di estrazione degli ioni 1 sistemi di valutazione delle propriet del fascio Di cui gli
115. sse per gli alimentatori pilotati attraverso le rampe 79 Vi inoltre la possibilit di impostare manualmente l intervallo di tempo ogni quanto 1 valori vengono salvati attraverso il comando Saving che pu essere osservato nel dettaglio in Figura 5 19 RE saving cadence ms SO00 Figura 5 19 Comando di Saving Per Default il comando in stato di saving per evitare che una banale distrazione ppossa far perdere un intero lavoro e la cadenza di salvataggio impostata a 5000 ms Una volta che l alimentazione della camera in uno stato che potremmo definire di regime l operatore schiaccia il pulsante Reached Alimentation value mostrato in Figura 5 20 e cos facendo consente al flusso di dati di raggiungere 1 blocchi di Estrattore Alto Voltaggio Deflettore e Tripletto A pulsante schiacciato comunque possibile apportare delle modifiche ai valori di alimentazione purch il comando di raggiungimento dei valori desiderati venga riportato in Off REACHED ALIMENTATION TARGET YALUES Figura 5 20 Comando di raggiungimento della condizione di regime per gli alimentatori del target Nei prossimi paragrafi andremo ad illustrare uno ad uno questi sottosistemi e le loro modalit di funzionamento 5 4 Blocchi di estrazione accelerazione focalizzazione 5 4 1 Impostazione dei valori 5 4 1 1 Estrattore Il blocco dedicato all estrazione del fascio mostrato in Figura 5 21 ha 1l delicato compito di
116. ssono lonizzare anche materiali con elevato potenziale di ionizzazione e quindi anche del Bromo dello Xenio dello Iodio e del Kripton impossibili da ottenere con le sorgenti di ionizzazione superficiale e con il metodo RILIS La sorgente di ionizzazione basata sul FEBIAD capace di produrre anche ioni multi caricati quindi non solo ioni carichi 1 ma anche 2 3 ecc la selettivit limitata di questo tipo di sorgente pu esser migliorata sfruttando le propriet fisiche e chimiche degli atomi mentre sono rilasciati dal Target La sorgente al plasma FEBIAD usata nel progetto ISOLDE chiamata MKS e pu essere usata anche nella facility SPES Di seguito sono riportati schematicamente 1 fenomeni che avvengono nei tre metodi di ionizzazione Surface lonizattion Laser lonizatton lonizatton by electron impact NI v electrons hot metals urface ionization continuum ener p ionization lt 56 V wark function ionization scena energy ground 44e energy lt conducion band lt 9 10 eV electron mpact emi negy energy ground tas gound ss grund tas Figura 2 8 schema riassuntivo dei vari metodi di ionizzazione 22 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Nella seguente figura sono evidenziati i materiali che possono essere ionizzati con 1 vari tipi di sorgente in blu sono evidenziati gli elementi che avendo una bassa volatilit non si riescono ad estrarre dal target e quindi non si riesce a ioniz
117. strattore piattaforma di alto voltaggio e sui processi di indirizzamento e focalizzazione del fascio 67 4 Operazioni di monitoraggio dei valori ricavati da Beam Profiler e Faraday Cup Tutti questi cicli terminano in caso di selezione del pulsante di stop stop button presente sul Pannello Frontale o nel caso si verifichi un errore 1 quali portano all azzeramento di tutte le variabili in uso e alla chiusura di tutte le connessioni con gli strumenti in modo da assicurare una maggiore sicurezza del sistema In figura 5 2 riportato uno schema del controllo globale di esecuzione e i sottocasi dei corrispondenti sottosistemi OPERAZIONI INIZIALI TARGET STATO FUNZIONE SOTTOSISTEMA STATO FUNZIONE 100 Disclaimers amp Path control LINE 200 Lettura status ON OFF 102 Inizializzazione degli stati 201 Legge i comandi impostati e creazione dei file di Log 202 Imposta una nuova rampa 103 Lettura dello status 206 Imposta modalit comando manuale 1001 avviso rilevato errore nel 2000 Spegne la macchina e termina il ciclo SENZA errore controllo dei segnali 2001 Spegne la macchina termina il ciclo CON errore 300 Lettura status ON OFF 301 Legge i comandi impostati 302 Imposta una nuova rampa 306 Imposta modalit comando manuale 3000 Spegne la macchina e termina il ciclo SENZA errore 3001 Spegne la macchina e termina il ciclo CON errore 400 Lettura status ON OFF 401 Invia inputs 402 Legge i comandi impostati 404 Porta tensione
118. strumento per la produzione di fasci di ioni radioattivi per le facilities di tipo ISOL Esso fornisce un processo di ionizzazione selettiva e garantisce la soppressione di contaminazioni indesiderate a livello della sorgente di ionizzazione Vale la pena notare che il metodo RILIS utilizza la stessa architettura della tecnica di ionizzazione superficiale Un laser caratterizzato dalla sovrapposizione di pi raggi due o tre a seconda dell elemento chimico da lonizzare aventi lunghezze d onda differenti corrispondenti a diversi valori energetici E hf dove h la costante di Planck ed f la frequenza d onda viene proiettato all interno della hot cavity Tale laser irradia gli isotopi e fornisce loro l energia necessaria per far compiere all elettrone pi esterno dei salti quantici verso orbitali pi esterni fino alla separazione dall atomo In questo modo si ha la formazione di uno ione positivo 1 La tecnica di ionizzazione RILIS permette di acquisire soltanto ioni radioattivi della specie di interesse Si pu dunque ottenere un fascio in cui le contaminazioni sono minime In ogni caso data l architettura della sorgente sussiste la possibilit che alcuni elementi in particolare il Cesio vengano ionizzati per strisciamento sporcando cos il fascio Per ovviare a tale inconveniente si pu pensare di sostituire il materiale costituente la hot cavity passando al Niobio la ionizzazione superficiale viene notevolmente at
119. tenuata 21 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro ELECTRODE ION SOURCE ia iaia TARGET Figura 2 7 schematizzazione del sistema di ionizzazione RILIS 2 2 3 Sorgenti di ionizzazione al plasma Il principio di funzionamento della sorgente basato sulla capacit degli elettroni provenienti da un catodo riscaldato di ionizzare qualsiasi atomo che fluttua all interno di una camera anodo con potenziale di ionizzazione inferiore dell energia degli elettroni incidenti Questo tipo di sorgente particolarmente utile per ionizzare elementi altamente radioattivi o condensabili In molte applicazioni Importante mantenere la transfer line dal target alla sorgente di ionizzazione ad un temperatura elevata per evitare perdite per assorbimento sulle pareti Una evoluzione della superficie di ionizzazione tubolare ha portato allo sviluppo di un catodo permettendo il simultaneo riscaldamento sia della transfer line che del catodo con un unica fornitura di energia Questa costruzione permette ai prodotti della reazione nucleare di passare attraverso il foro centrale di un catodo all interno della discharge chamber Poich il catodo realizzato per essere molto affidabile con una vita di oltre cento ore esso anche usato in altre varianti di sorgenti di ionizzazione dove non era necessaria una transfer line ad alta temperatura Con energie di impatto degli elettroni superiori ai 100eV si po
120. tti 1 sistemi riscaldamento e ionizzazione del target seguiti dai sistemi di deflessione e focalizzazione del fascio e dal sistema di estrazione degli ioni sui quali e stato sviluppato il software di controllo trattato nei prossimi Capitoli Acceleratore primario proton driver estrazione e ionizzazione Beam manipulation Post accelerazione Figura 2 1 Schema della struttura della facility SPES RIB facility Viene di seguito fornita una descrizione del componenti principali appartenenti alla RIB facility attualmente in fase di costruzione ai Laboratori Nazionali di Legnaro 2 1 L acceleratore primario L acceleratore primario ha la funzione di produrre un fascio primario di particelle che dev essere direzionato verso il target dove ha luogo la reazione nucleare La facility SPES utilizzer come acceleratore primario un ciclotrone Tale dispositivo in grado di garantire le performance richieste per la produzione di fasci di ioni esotici ed offre la possibilit di utilizzare una seconda linea di fascio in modo completamente indipendente per alimentare la Neutron Facility Il mercato offre oggi la possibilit di produrre con la tecnologia del ciclotrone fasci di intensit molto vicina alle richieste del progetto SPES questo ha portato alla scelta di una soluzione commerciale Un esempio di ciclotrone commerciale adatto al progetto SPES il Cyclones 70 sviluppato dalla IBA il quale in grad
121. uaggio G Il diagramma che costituisce il codice sorgente del VI non altro che una soluzione grafica di programmazione I VI seguono un formato modulare gerarchico si possono utilizzare come programmi principali o come sottoprogrammi annidati all interno di altri In figura 4 3 si pu vedere l esempio di una rappresentazione gerarchica PVI Hierarchy File Edit View Tools Window Help Figura 4 3 Struttura della gerarchia del VI Controllo alimentatori Target vi Un VI utilizzato come sottoprogramma all interno di un altro denominato sub VI I diversi sub VI s1 trasmettono dati e informazioni attraverso 1 campi dell icona e del connettore I sub VI sono a tutti gli effetti dei VI avendo un proprio programma ed una propria interfaccia utente e di conseguenza sono in grado di funzionare autonomamente Esiste una procedura specifica per trasformare un VI in un sub VI consiste nell assegnare al VI un icona dotata di terminali cio fare in modo che il programmatore possa trattarlo come una funzione classica avente ingressi ed uscite con la possibilit di essere cablata nel Block Diagram Per quanto riguarda la procedura di assegnazione di icona e terminali si veda 11 sottoparagrafo xxxx Grazie a questo funzionamento LabVIEW pu utilizzare i concetti della programmazione modulare Si pu dividere un applicazione complessa in una serie di componenti che a loro volta possono essere divise in sotto componenti e
122. ui sistemi appena citati 3 un terzo rack viene invece utilizzato per contenere tutti i PLC Programmable Logic Controller con relativi cablaggi ed interfaccie touchscreen Essi sono dedicati alla gestione del sistema pneumatico e del sistema di sicurezza del test bench 28 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro f j E pas mi za dg Da fa y a si pe N Pii Figura 2 20 Vista dei rack contenenti tutti i dispositivi aventi un potenziale di30KkV Figura 2 21 Vista del rack contenente i sistemi di controllo e di alimentazione per il deflettore il tripletto di quadrupoli l alimentatore ad alta tensione ed il blocco estrattore Vi inoltre le necessit di isolare 1 rack contenenti 1 dispositivi che lavorano al potenziale di piattaforma dalle strumentazioni poste a potenziale zero e dalla rete elettrica del laboratorio A tale scopo vengono impiegate delle connessioni in fibra ottica per la trasmissione dei dati sia analogici che digitali ed un trasformatore di isolamento per disaccoppiare la linea di alimentazione della piattaforma ad alta tensione dalla rete elettrica Figura 2 22 L area dove e posto il target offline e delimitata da una griglia di protezione visibile in Figura 2 13 necessaria per impedire l accesso al blocco front end durante lo svolgimento dei test In particolare dentro l area di lavoro sono stati posizionati oltre al test bench i rack contenenti i di
123. ui vengono eseguiti gli algoritmi di controllo ed il software LabVIEW che realizza l interfaccia uomo macchina Per quanto concerne la comunicazione tra software EPICS e PLC non e stato possibile realizzare una connessione diretta di questi ultimi al Channel Access I segnali di interlock provenienti dai PLC vengono quindi acquisiti elaborati e tradotti in variabili EPICS attraverso 1 controllori IOC La comunicazione tra PLC e IOC in prevalenza unidirezionale attualmente la maggior parte dei segnali Impiegati proviene dal software EPICS mentre si stanno 35 cablando e implemetando solo 1 canale analogico e 2 digitali per la gestione dell estrattore del fascio che andranno dalla rete EPICS in input al PLC Gestione degli interioca Gestione dei segnali di controllo EPICS Channel Access Realizzazione dell interfaccia utente Figura 3 2 Schema funzionale delle comunicazioni tra PLC microIOC software LabVIEW ed software EPICS Per poter utilizzare le informazioni fornite dal software EPICS all interno dell ambiente Lab VIEW si e resa necessaria l installazione di opportune librerie SharedMemory Library sviluppate dalla comunit EPICS I prossimi paragrafi sono volti a descrivere le principali caratteristiche di queste particolari librerie componenti e funzioni 3 3 Interfaccia Shared Memory Come spiegato precedentemente LabVIEW si pone a servizio dell utente finale prestandosi come Client del
124. uito dal front end privo della linea protonica come rappresentato nelle FIGURE 2 14 2 15 25 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Figura 2 14 2 15 Rappresentazione del Front End on line a sinistra impiegato all interno della facility SPES per la produzione dei fasci di ioni radioattivi e del Front End offline a destra impiegato attualmente per le attivit di ricerca e sviluppo Figura 2 16 Vista del front end offline attualmente impiegato ai Laboratori Nazionali di Legnaro L obiettivo primario che si vuole perseguire con il sistema offline e l esecuzione di test di ionizzazione utilizzando una particolare tecnica chiamata Mass Marker Capillary mediante la quale e possibile verificare l efficienza di ionizzazione ed estrazione del dispositivo descritto Figura 2 17 26 Capitolo 2 Il progetto SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro Figura 2 17 Schema del sistema front end impiegato per i test di ionizzazione con la tecnica Mass Marker Capillary Il secondo importante obiettivo da conseguire e lo sviluppo dei sistemi necessari per la formazione ed il trasporto del fascio si ha infatti l esigenza di dover controllare le caratteristiche del fascio ionizzato in modo tale da minimizzare l indice di emittanza e massimizzare l efficienza di trasporto I principali dispositivi che permettono il controllo e l interazione con il fascio ionizzato sono il blocco estrattore costituito d
125. uppate specificatamente per l acquisizione di dati il controllo di strumenti l analisi la presentazione e la memorizzazione di dati Il software LabVIEW quindi molto vasto ed il suo utilizzo richiede in ogni caso una certa preparazione e conoscenza informatica di base Un importante caratteristica di LabVIEW che si occupa di compilare l applicativo in tempo reale durante l editing ovvero durante la costruzione del programma In questo modo ad ogni modifica del diagramma pu avvisare il programmatore di eventuali errori che sta facendo La freccia spezzata Figura 4 1 avverte il programmatore di un errore da risolvere File Edi iew Project Operate Tools Window Help lel n g eA bala a 13t Dialog Font I Figura 4 1 Strumenti di T messi a disposizione da LabVIEW cliccando sopra la freccia si apre una finestra Figura 4 2 in cui viene esplicitamente mostrata l entit dell errore e la sua ubicazione 50 E Error list Items with errors i errors and warnings Show Warnings Block Diagram Errors Case Structure unwifed selector Details The Case structure must have a Boolean numeric or enumerated input wired to its selector terminal the be i Figura 4 2 Spiegazione dell errore Ovviamente il compilatore non segnale errori di non corretta esecuzione ma si occupa solo di quelli funzionali logici e di cablaggio delle componenti Un altra notevole caratteristica della program
126. usura della comunicazione con la rete EPICS non siano presenti in quanto vengono chiamati una sola volta all interno del progetto all inizio e alla fine 5 4 2 Lettura dei valori Per quanto riguarda la lettura dei sottosistemi discussi negli ultimi paragrafi questa al contrario che per gli alimentatori della camera Target non affidata ad un unico VI ma ogni sottosistema possiede il suo VI di lettura il suo pannello frontale e la specifica cadenza di salvataggio dei valori Verranno di seguito presentati 1 Pannelli Frontali e 1 VI di lettura per ogni sottosistema 5 4 2 1 Estrattore La lettura delle PV relative all estrattore a carico del VI Extractor READ vi mostrato in Figura 5 29 Extractor_READ yi error in no error Extractor position Extractor at 0 Position error out Figura 5 29 Icona e connettori di Extractor READ vi L unica PV che viene letta quella indicante la posizione dato che l altra indicazione sul blocco di estrazione la PV Extractor at 0 Position viene gi monitorata a livello di status e l unica operazione da fare crearne un indicazione anche sul Pannello Frontale dell estrattore che vediamo in Figura 5 30 85 p Auto save Extractor position Extractor at O Position Ra Extractor position Figura 5 30 Pannello Frontale di visualizzazione dei valori dell estrattore L indicatore di saving values per l estrattore previsto ma senza una vera
127. zarli in giallo son o rappresentati gli elementi che si riescono a ionizzare con le sorgenti superficiali alcalino e alcalino terrosi in verde quelli che si possono ottenere con sorgenti che funzionano col metodo RILIS ed infine in rosso sono caratterizzate le specie che si ottengono mediante sorgenti di ionizzazione al plasma FEBIAD Elements with bad volatility NOT EXTRACTED Surface lonization Method Photo lonization Method SR Plasma lonization Method T natat Js Tat fun Fe Jeo hi fou fen fa oe hs 50 A ahahah bba E EE Te Te Xe be ha e fra w e pe fe fer Jau hi e e Jac ee Job lalen he ue LL Fr Ra JAc Rf So s Mt Figura 2 9 elementi che possono essere ionizzati con i diversi metodi di ionizzazione In ultima istanza fondamentale al fine di garantire un elevata efficienza di ionizzazione limitare e controllare il disallineamento della hot cavity causato dall espansione termica Se la hot cavity si disallinea viene a ridursi la zona di azione del laser e di conseguenza anche l efficienza di ionizzazione Figura Figura 2 10 allineamento della hot cavity 2 3 Separatori elettromagnetici e post accelerazione Il fascio estratto dalla sorgente di ionizzazione viene sottoposto ad una prima fase di purificazione nella quale attraverso un separatore di massa viene intrappolata una grande quantit di contaminanti La risoluzione di tale dispositivo M AM dove per M si intende la massa dell isotopo
128. zione della stessa inserita o non inserita Al momento gli indicatori di fine corsa e 1 comandi di inserimento disinserimento non sono gestibili da remoto ma attraverso un interruttore Figura 5 37 posizionato di fianco alla console Figura 5 37 interruttor per inserimento disinserimento di Farday Cup Questa situazione solo temporanea una struttura definitiva permetter il comando dal Pannello di Controllo dedicato di cui si pu vedere una prima bozza in Figura 5 38 89 Figura 5 38 Pannello Frontale di controllo Faraday Cup 5 5 2 Beam Profiler Il Beam Profiler visualizza e registra il profilo spaziale delle intensit di un fascio ionico rispetto ad un particolare piano trasversale lungo il percorso di propagazione del fascio Fsattamente come per la Faraday Cup anche per il Beam Profiler la gestione a livello hardware non completa e a livello di interfaccia operatore sono state implementate solo le bozza della finestra di Setting e della finestra di Monitoring Figura 5 39 Figura 5 39 Pannello Frontale di monitoring e setting del Beam Profiler Per quanto riguarda il Beam Profiler il dato che si dovrebbe acquisire un dato di tipo waveform costituito da 2 array 40 x 40 fusi in un unica indicazione che si visualizza attraverso un grafico a 3 dimensioni Un problema attualmente irrisolto riguarda l iImpossibilit per il modello comunicativo tra LabVIEW e CA in uso de acquisire o

Introduzione - Legnaro National Laboratories

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