INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ
im. Henryka Niewodniczańskiego
Polskiej Akademii Nauk
ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków
www.ifj.edu.pl/publ/hab/
Kraków, marzec 2012
_________________________________________________________
Nowe podejście do analizy online
w eksperymentach spektroskopii
jądra atomowego
na wiązce przyspieszonych jonów
Jerzy Grębosz
Rozprawa Habilitacyjna
3
Spis treści
1. Wprowadzenie – specyfika analizy online..............................................................................7
1.1 Analiza online zdarzenia po zdarzeniu................................................................................7
1.2 Analiza w eksperymencie z wiązką jąder egzotycznych....................................................8
1.3 Nowe wyzwania, nowe podejście.....................................................................................11
2. RISING – zadania i metody pomiarowe...............................................................................16
2.1 Kampania z wiązką relatywistyczną "Fast beam campaign"............................................18
2.2 Kampania g-RISING.........................................................................................................18
2.3 Kampania z wiązką zatrzymaną "Stopped Beam Campaign"..........................................19
3. Inkrementory..........................................................................................................................21
3.1 Rozdzielenie analizy od wizualizacji................................................................................21
3.2 Struktura programu analizującego zdarzenia (spy)...........................................................22
3.3 Wskazywanie zmiennych programu analizującego zdarzenia..........................................23
3.4 Pojemnik na hasła..............................................................................................................24
3.5 Klasa inkrementorów – Tincrementer...............................................................................25
3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.5.4
Adres zmiennej................................................................................................................................25
Typ zmiennej...................................................................................................................................26
Walidator inkrementora...................................................................................................................26
Wskaźnik do "miejsca urodzenia"....................................................................................................27
3.6 Mapa inkrementorów........................................................................................................27
3.7 Definiowane inkrementora................................................................................................28
3.7.1 Unikatowa nazwa inkrementora.......................................................................................................28
4. Widma definiowane przez eksperymentatora.......................................................................30
4.1 Widma w programie analizy online..................................................................................30
4.2 Zarządca widm i kreator definicji widm użytkownika.....................................................31
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
Kreator widma ................................................................................................................................32
Widmo korzystające z więcej niż jednego inkrementora..................................................................34
Tworzenie definicji widma dwuwymiarowego................................................................................37
Wszystkie możliwe kombinacje inkrementorów..............................................................................39
4
4.2.5 Kombinacje inkrementorów należących do tych samych detektorów...............................................39
4.2.6 Kombinacje inkrementorów należących do różnych detektorów......................................................40
4.3 Klasa Tuser_spectrum_descriptor.....................................................................................41
4.3.1 Składniki – dane w klasie Tuser_spectrum_descriptor.....................................................................41
4.3.2 Funkcje składowe w klasie Tuser_spectrum_descriptor...................................................................42
4.4 Tworzenie mapy inkrementorów w początkowej fazie analizy Spy................................44
4.5 Algorytm wytwarzania widm użytkownika w programie analizy zdarzeń (Spy)............44
5. Inkrementory zbiorcze ..........................................................................................................48
6. Warunki definiowane przez eksperymentatora.....................................................................52
6.1 Warunki elementarne.........................................................................................................54
6.1.1 Warunek jako kombinacja kilku wyrażeń z warunków elementarnych............................................54
6.2 Zarządca warunków...........................................................................................................55
6.3 Kreator warunku................................................................................................................56
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.3.4
6.3.5
Trwałość warunku i ewentualne klonowanie....................................................................................56
Alternatywa elementarnych warunków jednowymiarowych............................................................56
Koniunkcja jednowymiarowych warunków elementarnych.............................................................57
Alternatywa elementarnych warunków dwuwymiarowych..............................................................58
Koniunkcja elementarnych warunków dwuwymiarowych...............................................................61
6.4 Warunki budowane z innych warunków...........................................................................62
6.4.1 Ryzyko przy zagnieżdżaniu warunków............................................................................................63
6.5 Warunki veto.....................................................................................................................64
6.6 Przypisanie warunku do widma........................................................................................65
6.7 Ilustracja działania wyrażeń logicznych tworzonych z innych warunków......................65
7. Realizacja algorytmu warunków i ewaluacja warunków......................................................67
7.1 Wczytanie warunku...........................................................................................................67
7.2 Budowa obiektu reprezentującego warunek.....................................................................68
7.2.1 Struktura reprezentująca elementarny warunek jednowymiarowy...................................................68
7.2.2 Struktura reprezentująca elementarny warunek dwuwymiarowy.....................................................69
7.3 Konstruowanie się warunku .............................................................................................70
7.4 Ewaluacja warunku...........................................................................................................71
7.5 Ewaluacja elementarnych warunków jednowymiarowych...............................................72
7.5.1 Algorytm ewaluacji inkrementora w sytuacji użycia go w alternatywie...........................................73
7.5.2 Algorytm ewaluacji inkrementora w sytuacji użycia go w koniunkcji.............................................75
7.6 Ewaluacja alternatywy elementarnych warunków dwuwymiarowych.............................78
7.7 Ewaluacja wyrażeń logicznych z innych warunków........................................................78
7.8 Obliczenie wartości logicznej całości warunku użytkownika..........................................79
8. Self-gate, warunek na innych inkrementorach tego samego detektora.................................81
8.1 Nielogiczne warunki..........................................................................................................81
8.2 Stawianie warunku self-gate.............................................................................................85
8.3 Wczytanie self-gate...........................................................................................................87
8.4 Ewaluacja self-gate............................................................................................................88
8.5 Różne rodzaje self-gate.....................................................................................................89
8.5.1
8.5.2
8.5.3
8.5.4
HECTOR self-gate...........................................................................................................................90
MINIBALL self-gate.......................................................................................................................90
AGATA detektor self-gate...............................................................................................................91
Self-gate dla detektorów typu cluster...............................................................................................92
5
9. Inkrementory definiowane przez użytkownika.....................................................................95
9.1 Definiowanie inkrementora w programie Cracow GUI....................................................95
9.2 Program analizy, a inkrementory użytkownika................................................................97
9.2.1 Konstrukcja obiektu reprezentującego inkrementor użytkownika....................................................97
9.2.2 Ewaluacja.........................................................................................................................................98
9.3 Zastosowanie inkrementorów definiowanych przez użytkownika ..................................98
9.3.1 Depozyt energii................................................................................................................................98
9.3.2 Średni czas przelotu.........................................................................................................................99
10. Zastosowanie w eksperymentach z Aktywnym Stoperem................................................102
10.1 Rozpad  jądra 62Ge i schemat układu pomiarowego.................................................102
10.2 Detektor Active Stopper................................................................................................104
10.3 Dwa typy zdarzeń..........................................................................................................106
10.3.1 Informacja o implantacji – przeniesiona w przyszłość.................................................................108
10.4 Model detektora Aktywny Stoper.................................................................................109
10.4.1
10.4.2
10.4.3
10.4.4
Klasa Tactive_stopper_stripe.......................................................................................................109
Klasa Tactive_stopper_combined_xy...........................................................................................110
Klasa Tactive_stopper_full ..........................................................................................................110
Tactive_stopper_pixel.................................................................................................................110
10.5 Inkrementory detektora Aktywny Stoper......................................................................113
10.6 Wykorzystanie inkrementorów w badaniu jądra 62Ge.................................................117
10.6.1 Warunek wybierający implantowane jądro..................................................................................118
10.6.2 Warunek: – pierwszy, drugi rozpad ...........................................................................................118
10.6.3 Implantacje pozorne.....................................................................................................................119
10.6.4 Rezultaty analizy .........................................................................................................................119
11. Specyfika analizy w kampanii z wiązką relatywistyczną.................................................122
12. Analiza w kampanii g-Rising............................................................................................128
13. Inkrementory zbiorcze mutowane.....................................................................................134
13.1 Cykl życiowy inkrementora zbiorczy mutowanego.....................................................135
13.2 Zmiana zawartości inkrementora mutowanego............................................................138
13.3 Zastosowanie inkrementorów mutowanych..................................................................138
13.3.1 Mapa interakcji kwantów  z detektorem germanowym...............................................................138
13.4 Algorytm bardzo wielu równoległych poprawek Dopplera (tzw. "BETA_ANALOG")
.................................................................................................................................................144
13.5 Realizacja algorytmu "Beta Analog" z zastosowaniem inkrementorów mutowanych
.................................................................................................................................................146
13.5.1
13.5.2
13.5.3
13.5.4
Etap konstrukcji obiektów reprezentujących detektory i algorytmy.............................................146
Etap wczytania parametrów (kolejnej) analizy.............................................................................147
Etap pętli analizy zdarzeń.............................................................................................................148
Pułapka: wybór typu pojemnika przeznaczonego na rezultaty korekcji Dopplera ......................151
14. Zakończenie.......................................................................................................................153
15. Podziękowania...................................................................................................................155
16. Literatura............................................................................................................................157