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Diplomarbeit aus dem Jahr 1993 im Fachbereich Physik - Angewandte Physik, Note: 1,0, Technische Universität Dortmund (Physik, Beschleunigerphysik und Synchrotronstrahlung), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Bei Beschleunigeranlagen müssen sich die Elektronen in einer Umgebung mit sehr niedriger Teilchenzahl bewegen, damit dem Strahl nicht zu viele Elektronen durch Stöße verloren gehen. Dies entspricht der Forderung eines sehr niedrigen Drucks bzw. eines "sehr guten Vakuums". Sie wird bei diesen Anlagen durch Betreiben komplexer Ultrahochvakuum-Systeme erfüllt.
Da Informationen über den Status einer Beschleuniger-Anlage in einem außerhalb liegenden Kontrollraum zusammenlaufen, um dann von dort entsprechende Veränderungen zu veranlassen, ist eine Rechnerankopplung der Komponenten des Ultrahochvakuum-Systems notwendig.
Gang der Untersuchung:
Die Entwicklung und Realisierung dieser Rechnerankopplung ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Dabei werden zuerst die einzelnen Elemente des Ultrahochvakuum-Systems von DELTA (Dortmunder Elektronen Testspeicherring-Anlage) und ihre Funktionen erläutert. Danach werden die Zugriffsmöglichkeiten auf die einzelnen Geräte dargelegt, wobei die vorhandenen elektronischen Ein- und Ausgänge vorgestellt werden, die als Schnittstellen für die Steuerung und Überwachung in Betracht kommen. Im fünften Kapitel wird das entwickelte Konzept zur Rechnerankopplung der Ultrahochvakuum(UHV)-Geräte vorgestellt. Desweiteren wird auf die Entwicklung und den Aufbau eines mobilen Meß- und Steuersystems eingegangen, wodurch eine vom Kontrollsystem unabhängige Möglichkeit zur Steuerung und Überwachung der UHV-Geräte eines beliebigen Beschleuniger-Sektors geschaffen wird. Dort wird auch die eingesetzte Hardware und die im Verlauf dieser Arbeit entwickelte Software vorgestellt. Im sechsten Kapitel werden Ergebnisse von ersten Tests dieses Meß- und Steuersystems gezeigt. Das anschließende Kapitel setzt sich mit der Einbindung des UHV-Systems in das DELTA-Kontrollsystem auseinander.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
2.DELTA und das Ultrahochvakuum3
2.1DELTA3
2.2Das Ultrahochvakuum4
3.Elemente des UHV-Systems7
3.1Vakuumkammern7
3.2Vakuumpumpen8
3.2.1Membranpumpe9
3.2.2Turbomolekularpumpe10
3.2.3Titansublimationspumpe11
3.2.4NEG-Streifen12
3.2.5Ionenzerstäuberpumpe13
3.3Vakuummeßgeräte16
a)Gasreibungsvakuummeter16
b)Wärmeleitungs-Vakuummeter17
c)Glühkathoden-Vakuummeter18
d)Kaltkathoden-Vakuummeter19
e)Ionenzerstäuberpumpen20
f)Partialdruckmeßgeräte21
3.4Anzahl und Einsatzorte22
4.Zugriffsmöglichkeiten auf die einzelnen Geräte25
4.1Ventile25
4.2Pumpstände27
4.3Titansublimationspumpen27
4.4Ionenzerstäuberpumpen28
4.5NEG-Streifen29
4.6Wärmeleitungs- und Kaltkathoden-Vakuummeter30
4.7Glühkathoden-Vakuummeter31
4.8Massenspektrometer31
5.Entwicklung eines Meß- und Steuersystems für UHV-Anlagen im Labor und am Beschleuniger33
5.1Mögliche Störeinflüsse und die Konsequenzen34
5.2Die Hardware38
5.2.1Analoge Signale38
5.2.2Digitale Signale41
5.2.3RS-232-Verbindung42
5.2.4Anschlußrealisierung44
5.3Die Software47
5.3.1Überblick47
5.3.2Direkte Gerätesteuerung50
5.3.3Messung52
5.3.4Geschichtsdarstellung54
5.3.5Spezielle Programmteile55
a)Druckwert-Bestimmung bei den IGPs56
b)Tendenz-Bestimmung bei Druckwerten58
6.Tests des Meß- und Steuersystems59
6.1Zeitliches Verhalten59
6.2Schaltverhalten61
6.3Durchführung von Messungen61
7.Einbindung des UHV-Systems in das DELTA-Kontrollsystem63
7.1Das DELTA-Kontrollsystem63
7.2Der CAN-Bus66
7.3Anschluß des UHV-Systems an das DELTA-Kontrollsys...
Bei Beschleunigeranlagen müssen sich die Elektronen in einer Umgebung mit sehr niedriger Teilchenzahl bewegen, damit dem Strahl nicht zu viele Elektronen durch Stöße verloren gehen. Dies entspricht der Forderung eines sehr niedrigen Drucks bzw. eines "sehr guten Vakuums". Sie wird bei diesen Anlagen durch Betreiben komplexer Ultrahochvakuum-Systeme erfüllt.
Da Informationen über den Status einer Beschleuniger-Anlage in einem außerhalb liegenden Kontrollraum zusammenlaufen, um dann von dort entsprechende Veränderungen zu veranlassen, ist eine Rechnerankopplung der Komponenten des Ultrahochvakuum-Systems notwendig.
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Die Entwicklung und Realisierung dieser Rechnerankopplung ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Dabei werden zuerst die einzelnen Elemente des Ultrahochvakuum-Systems von DELTA (Dortmunder Elektronen Testspeicherring-Anlage) und ihre Funktionen erläutert. Danach werden die Zugriffsmöglichkeiten auf die einzelnen Geräte dargelegt, wobei die vorhandenen elektronischen Ein- und Ausgänge vorgestellt werden, die als Schnittstellen für die Steuerung und Überwachung in Betracht kommen. Im fünften Kapitel wird das entwickelte Konzept zur Rechnerankopplung der Ultrahochvakuum(UHV)-Geräte vorgestellt. Desweiteren wird auf die Entwicklung und den Aufbau eines mobilen Meß- und Steuersystems eingegangen, wodurch eine vom Kontrollsystem unabhängige Möglichkeit zur Steuerung und Überwachung der UHV-Geräte eines beliebigen Beschleuniger-Sektors geschaffen wird. Dort wird auch die eingesetzte Hardware und die im Verlauf dieser Arbeit entwickelte Software vorgestellt. Im sechsten Kapitel werden Ergebnisse von ersten Tests dieses Meß- und Steuersystems gezeigt. Das anschließende Kapitel setzt sich mit der Einbindung des UHV-Systems in das DELTA-Kontrollsystem auseinander.
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1.Einleitung1
2.DELTA und das Ultrahochvakuum3
2.1DELTA3
2.2Das Ultrahochvakuum4
3.Elemente des UHV-Systems7
3.1Vakuumkammern7
3.2Vakuumpumpen8
3.2.1Membranpumpe9
3.2.2Turbomolekularpumpe10
3.2.3Titansublimationspumpe11
3.2.4NEG-Streifen12
3.2.5Ionenzerstäuberpumpe13
3.3Vakuummeßgeräte16
a)Gasreibungsvakuummeter16
b)Wärmeleitungs-Vakuummeter17
c)Glühkathoden-Vakuummeter18
d)Kaltkathoden-Vakuummeter19
e)Ionenzerstäuberpumpen20
f)Partialdruckmeßgeräte21
3.4Anzahl und Einsatzorte22
4.Zugriffsmöglichkeiten auf die einzelnen Geräte25
4.1Ventile25
4.2Pumpstände27
4.3Titansublimationspumpen27
4.4Ionenzerstäuberpumpen28
4.5NEG-Streifen29
4.6Wärmeleitungs- und Kaltkathoden-Vakuummeter30
4.7Glühkathoden-Vakuummeter31
4.8Massenspektrometer31
5.Entwicklung eines Meß- und Steuersystems für UHV-Anlagen im Labor und am Beschleuniger33
5.1Mögliche Störeinflüsse und die Konsequenzen34
5.2Die Hardware38
5.2.1Analoge Signale38
5.2.2Digitale Signale41
5.2.3RS-232-Verbindung42
5.2.4Anschlußrealisierung44
5.3Die Software47
5.3.1Überblick47
5.3.2Direkte Gerätesteuerung50
5.3.3Messung52
5.3.4Geschichtsdarstellung54
5.3.5Spezielle Programmteile55
a)Druckwert-Bestimmung bei den IGPs56
b)Tendenz-Bestimmung bei Druckwerten58
6.Tests des Meß- und Steuersystems59
6.1Zeitliches Verhalten59
6.2Schaltverhalten61
6.3Durchführung von Messungen61
7.Einbindung des UHV-Systems in das DELTA-Kontrollsystem63
7.1Das DELTA-Kontrollsystem63
7.2Der CAN-Bus66
7.3Anschluß des UHV-Systems an das DELTA-Kontrollsys...