その オーストラリアのシンクロトロン 電子を光速まで加速して、ビームラインと呼ばれる強力な光線を生成します。これらの電子が回転すると、高エネルギーのX線が放出され、医療や食品の研究から先端材料やナノテクノロジーの実験まで、さまざまな実験の研究に使用できます。
オーストラリアシンクロトロンは、研究分野が多岐にわたるため、多数の試験機器を制御し通信する必要があります。実験物理学および産業制御システム、または エピックは、大規模な分散制御システム アプリケーション向けに、世界で最も権威のある多くの科学施設のコラボレーションを通じて作成された、公開されたオープン ソース プロジェクトです。オーストラリアのシンクロトロン施設内のすべてのテスト機器は、効率的で正確な機器管理を可能にするために、既存の EPICS インフラストラクチャを通じて制御できる必要があります。
オーストラリアシンクロトロンの上級制御エンジニアであるブレット・アルダ氏は、 モク デバイスの開発に自らの時間を割いてソフトウェアの開発に携わった EPICSドライバー Liquid InstrumentsのFPGAベースのMokuデバイスを、すぐに利用できる Python APIこのアプローチは、世界中の研究者が再構成可能な Moku 機器スイートを EPICS インフラストラクチャに統合するのに役立ちます。シンクロトロン サイエンス チームと管理者のサポートにより、Moku デバイスは図 1 のテスト ステーションに設置されています。
図 1: オーストラリアシンクロトロンの ADS1 サンプルゴニオメータに設置された Moku デバイス。サンプルの歪み、温度、電荷などの測定を行います。X 線検出器は、サンプルと相互作用する X 線によって生成される回折パターンをキャプチャします。
Moku:Pro FPGAベースのデバイスであり、基本的なものから、 オシロスコープ の三脚と スペクトラムアナライザ 高度な光学機器など ロックインアンプ の三脚と レーザーロックボックス.
課題
オーストラリアシンクロトロンは、単一の施設でさまざまな分野の多くの研究者のニーズに応えています。この施設にはさまざまな機器が収容されており、研究者は EPICS インターフェイスからすべてにアクセスして制御できる必要があります。EPICS は物理学コミュニティではよく知られていますが、市場に出回っている多くのテスト機器には既存の EPICS ドライバーがないため、シンクロトロンで実施されるプロジェクトにとってリスクとなります。この制限により、新しい機器の方がさまざまなユーザーの独自のテストおよび測定要件により適している場合でも、Brett 氏と彼のチームは既存の EPICS サポートを備えた機器を優先する必要があります。新しい機器のドライバーの作成には時間がかかり、困難を伴う場合があるためです。研究者が利用できるビームラインは 14 本あり、さらに XNUMX 本が開発中であるため、EPICS インターフェイスから簡単に制御および監視でき、同時に、シンクロトロン ユーザーの進化し続ける最先端のニーズをサポートするために必要な柔軟性も備えた新しい機器が必要でした。
「最も幅広い要件に対応できる、より適応性の高いものが必要です」とブレット氏は語った。
オーストラリアシンクロトロンは、ユーザーの独自かつ多様な要件に加えて、放射線環境で極めて強力なビームを扱っています。研究者は、遅延やパフォーマンスの低下を招く長いケーブルを使用して機器を放射線エリア外に配置するか、機器を放射線から保護して実験の近くに配置するかというトレードオフのバランスを取る必要があります。
ソリューション
わずか数回の作業セッションで、Brett は Moku Python API を活用して、Moku:Pro を既存の制御インフラストラクチャに統合しました。図 2 に検証信号を示します。Python/EPICS 通信を実装するために、Brett は pyDevSup を使用しました。
「基本的なフレームワークを実装するのに、それほど時間はかかりませんでした」と彼は言います。「パラメータを変更してデータを取得するように設定するのは、非常に簡単でした。」
汎用性と再構成可能性が不可欠な環境において、Moku は科学の最先端に携わる研究者の予測不可能で多様なニーズに応えるのに役立ちます。柔軟な FPGA ベースのアーキテクチャにより、Moku は高速ロギングで分光実験を行う研究者や、低解像度で回折実験を行う研究者など、さまざまなニーズに対応します。
すべての機器のすべてのパラメータを制御するには、ドライバーでさらに作業が必要ですが、デバイスを EPICS と統合できることがフレームワークで示され、API によって開発が容易になったため、チームはシステムの他の部分と統合されないというリスクなしに、Moku シリーズのデバイスを使用できます。
結果
使いやすさ もくAPI 施設内で使用されている既存の EPICS フレームワークに Moku をシームレスに統合できます。これにより、研究者はさまざまな実験でアナログ測定をキャプチャできるようになります。研究者がひずみゲージ、温度センサー、光検出器、またはその他のセンサーからアナログ測定をキャプチャする場合でも、Moku と EPICS の統合により、数え切れないほどの実験に役立つ高速で同期されたデータ記録が可能になります。
効率的で柔軟な機器制御に加えて、ブレットは統合を計画しています。 Moku:Go 危険な環境でデータを簡単に取得できる、費用対効果の高いコンパクトなテスト システムとして、敏感な放射性環境に導入できます。
「非常に小型でありながら非常に強力なユニットを持っていることは、私たちにとってはうれしいことです」とブレット氏は語った。「コストパフォーマンスに優れています。」
彼らの豊富な EPICS データベース Moku APIの柔軟性により、オーストラリアシンクロトロンのチームは、Mokuデバイスを施設に素早く統合する方法を示しました。ブレットは、ドライバーの開発を継続し、その成果をEPICSコミュニティと共有し、プロジェクトに貢献して、他の人がEPICSを使用してMokuデバイスを制御できるようにしたいと考えています。将来的には、Mokuの使用例を拡大して、Mokuを使用するなどのニッチなアプリケーションを探索する予定です。 タイム&周波数アナライザ ビームラインの性能を評価するため。
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