INSTYTUT' FIZYKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF NUCLEAR PHYSICS ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
РШН8Ч0
RAPORT No 916/PM
KRAKOW
WYKORZYSTANIE MASZYNY LICZĄCEJ
"ODRA 1305 " DO ANALIZY WIDM J Ó Z E F K A J F O S Z
KRAKOW 1976
WYKORZYSTANIE MASZYNY LICZĄCEJ
" O D R A 1305 " DO ANALIZY WIDM
THE USE OF THE "ODRA 1305" СОЛ. fTER FOR THE ANALYSIS OF RADIATION SPECTRA
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ /'ODRA 1305"
ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИАЦИОННЫХ СПЕКТРОВ
J Ó Z E F K A J F O S Z
KRAKOW 1976
! NAKŁADEM INSTYTUTU FIZYKI JĄDROWEJ W KRAKOWIE, UL. RADZIKOWSKIEGO 152
Kopię kserograficzną, druk i oprawę wykonamy/IFJ Kraków Wydanie I Zam. 65/76 Nakład 60 egz.
Abstrakt
Podano informacje dla użytkowników ODRY 13O5t dotyczące sposobu wczytywania widm z taśmy papierowej i ich składowania na taśmie magnetycznej, oraz instrukcje użytkowania programów do analizy wstępnej "FAFIK" i "AZOREK".
Summary
The processing of spectra on the ODRA 1305 computer i includ- ing the reading - in of the spectra from paper tape into the memory and the use of magnetic tapes as a permanent storage of
spectra are described. Instructions for use of the programs for preliminary spectra analysis "FAPIK" and "AZOREK" are given.
Аннотация
Описан способ обработки радиационных спектров на вычисли-
тельной машине о м л 1305, в частности система ввода спектров
из бумажной лекты в память машины и использование шагнитных
лент для их хранения. Даются также инструкции пользования
программами
"FAFIK" И "AZOREK" для предварительного анализа
спектров.
I. Wczytywanie widm
Ponieważ większość analizatorów w IPJ współpracuje z perfo- ratorami taśmy papierowej, wypuszczającymi widma w kodzie niepa- rzystym /OPTIMA, ODRA 1204/, opracowano system umożliwiający wczytywanie taśm z widmami w tym kodzie bezpośrednio przez czy- tnik taśmy papierowej ODRY 1305.
1, Postać taśm z widmami
Zakłada się, te taśmy zawierają ciąg liczb dodatnich typu integer, mieszczących się w zakresie liczb całkowitych ODRY 130S^
oddzielonych od siebie conajmniej jednym znakiem różnym od cyfry, spacji, znaku kasowania i pustej taśmy, Jedno widmo nie mote być wozytywane z kilku krążków taśmy papierowej. Ostatnim zna- kiem każdego widma winien być ogranicznik widma /znak 01110/111, gdzie O oznacza brak dziurki, 1 dziurkę, /śolezke. prowadzącą/.
Ostatnim znakiem każdej taśmy winien być znak końca taśmy
/TC4 w kodzie ODRY 1305 t.j, znak 10000/100/.
2. Postać programu z wczytywaniem
Program fortranowski w którym ma być wczytywane widmo, należy przygotować przez wykonanie następujących czynności:
a/ W segmencie opisu programu umieścić wiersze sterujące INPUT 6 • TRO
MIXED SEGMENTS
b/ Po ostatnim segmocie programu / po ostatnim END / a przed kartą FINISH umieścić wiersz sterujący
READ FROM ( Т В )
с/ Do czytnika taśmy papierowej założyć taśmę papierową z półskompilowaną subrutyną INARRAY, którą udostępni autor
lub Samodzielna Pracownia Obliczeniowa.
W wyniku kompilacji tak dostosowanego programu subrutyną INARRATzostanis dołączona do programu użytkownika i może być wywołana w programie instrukcją
CALL INARRAY (A, N, K)
gdzie A jest nazwą tablicy jednowymiarowej typu real, do której widmo ma zostać wczytane, К jest długością tej tablicy, К jest liczbą kanałów, które należy wczytać. N jest to wyrażenie typu integer, К - zmienna typu iateger.
3. Przebieg wczytywania
W wyniku wywołania podprogramu IN ARRAY wczytywane liczby umieszczane są w kolejnych elementach tablicy A począwszy od pierwszego. Wczytywanie kończy się po wczytaniu zadanej liczby kanałów K, względnie po napotkaniu na taśmie ogranicznika widma /01110/111/, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej. Po wyjściu z podprogramu INARRAY zmienna К zawiera zawsze liczbę
kanałów rzeczywiście wczytanych. Liczba ta może być zatem
mniejsza od wartości К w chwili wejścia do INARRAY, jeśli przer- wanie czytania nastąpiło przez ogranicznik widma. Umożliwia to wczytywanie widm o nieznanej iiiści kanałów.
II. Wykorzystanie taśm magnetycznych
Do tworzenia i przetwarzania zbiorów danych na taśmach magnetycznych w połączeniu z programami w FORTRAN-ie służą
segmenty VLPTAPE i VLPSP wchodzące w skład oprogramowania do- starczonego przez producenta. Opis i instrukcje do poszczegól- nych operacji tych segmentów znajdują się w zeszycie dokumenta- cji ELWRO /1/ na str. A/7 - A/30.
1. Własności systemu składowania widm
W oparciu o podane segmenty utworzono system składowania widm na taśmie magnetycznej. W systemie tym krążek taśmy
magnetycznej tworzy zbiór złożony o nazwie nadanej przez użytko- wnika przy założeniu zbioru /pierwszym zapisie na czystą taśmę/, a poszczególne widma składowane są w oddzielnych podzbiorach na tej taśmie. Każdy podzbiór zawiera dwa bloki danych zapisanych przez użytkownika, z których pierwszy zajmuje 36 słów i służy do składowania informacji o widmie takich jak nazwa podzbioru /widma/, opis widma, liczba kanałów, czas i data zapisu na taśmę, natomiast drugi blok zajmuje 2 •» К + 2 słów i zawiera К kanałów widma. Razem z widmami w oddzielnych podzbiorach na
taśmach tego systemu mogą być zapisywane programy półskompilowa- ne użytkownika przy pomocy karty sterującej SEND TO, według reguł opisanych w zeszycie dokumentacji, / 2 /
2. Zakładanie zbioru
Przed zapisem widm należy zażądać założenia czystej taśmy /SCRATCH TAPE/ i w programie fortranowskim zastosować sekwencję instrukcji:
CALL VLPTAPE CALL VLPSF
CALLTOPEN(5, 256, 12HNAZWA ZBIORU, IOKR>
CALL ENDFILE (б) CALL TCLOSE {5)
Po wykonaniu tego programu taśma zawierać będzie zbiór o nazwie nadanej przez trzeci parametr TOPEN, o okresie zachowania IOKR, gotowy do przyjęcia widm.
3« Zapis widm . •
Sekwencja operacji dla zapiera widma na taśmie ma postać:
CALL VLPTAPE CALL VLPSF
CALL TOPEN (5, 64, 12HNAZWA ZBIORU, O ) 1 CALL NEWSUBF (5, 12HNAZWA WIDMA f 8250)
CALL TMWRI (5)
CALL TWRITE (IR, 36, S) CALL TTSST (5,IDi, ID2)
CALL TWRITE (A(l), 2 * К + 2, 5>
CALL TTEST (5, ID1, ID2) 2 CALL ENDSUBF (5, 2>
3 CALL ENDFILE (5) CALL TCLOSE (5)
Operacje od etykiety 1 do etykiety 2 włącznie znajdują się w podprogramie STORE i wykonywane 84 dla każdego widma, które ma być zapisane na taśmie magnetycznej.
4» Odczyt widm
Zapisane wcześniej widmo można wprowadzić do pamięci opera- cyjnej przez sekwencję operacji podobną do podanej w ustępie po- przednim z tym, fte operacje od etykiety 1 do etykiety 3 włącznie należy zastąpić przez
CALL PINDSUBP (5, i2HNAZWA WIDMA ,ISP) CALL TMPORW (i,5>
CALL TREAD (IR, 36, 5) CALL TTEST (5, IDi, ID2>
CALL TKEAD (A(l), 2 * К + 2, S) CALL TTEST (5, IDi, ID2)
Operacje powyższe znajduj'a się w podprogramie GETTAPE, który wywoływany jest dla każdego widma, które ma zostać odczytane z taśmy magnetycznej do pamięci operacyjnej.
5. Uwagi
a/ Znaczenie parametrów w powyższych przykładach wyjaśnione jest w dokumentacji /1/.
b/ Urządzenia /taśmy magnetycznej/ otwieranego przy pomocy
8
operacji z segmentów VLPTAPE 1 VLPSF oraz odpowiadającego mu numeru programowego nie deklaruje się w segmencie opisu programu.
c/ Korzystanie z operacji z segmentów VLPTAPE I VLPSF wymaga odszukania icb i dołączenia do programu przy pomocy kart sterujących;
LIBRARY
READ FROM (MT, -. FSCE)
umieszczonych przed kartą FINISH programu.
d/ Reguły tworzenia nazw zbiorów i podzbiorów na taśmie magne- tycznej są następujące:
nazwa zawiera 12 zanków,
dopuszczalne są litery, cyfry, spacje i znaki -, pierwszy znak jest literą.
Nazwy podzbiorów muszą byó niepowtarzalne.
III. Program FAFUŁ
Do wczytywania widm z taśmy papierowej, umieszczania ich na taśmie magnetycznej i uzyskiwania wstępnych Informacji o widmie służy program FAFIK. Wykorzystuje on system wczytywania widm opisany w części I /podprogram DJARRAY/ oraz system skła- dowania na taśmie magnetycznej /podprogram STORE/, opisany w części II.
1. Postać danych do FAFIKA
Pierwsza karta danych: W pierwszych 12 kolumnach karty nazwa zbioru /taśmy/ utworzona według reguł podanych w II - 5 - d/.
DLA KAŻDEGO WIDMA następujące karty danych:
PIERWSZA; W pierwszych 12 kolumnach karty nazwa podzbio- ru /widma/ utworzona według reguł podanych w II - 5 - d/, dalsza część karty tj. kolumny 13-80 może zwierać dowolny tekst opisu widma.
Tekst ten będzie składowany razem z widmem.
DRUGA: 4 liczby typu integer w formacie swobodnym przy pomocy których zadaje się wykonanie
opcjonalnych czynności:
10 - zapis widma na taśmie magnetycznej 11 - wydruk widma /zawartości kanałów/
12 - sporządzenie wykresu zagęszczonego w skali pier- wiastkowej
13 - szukanie pików.
Zero oznacza rezygnację z danej czynności, wykonanie wymaga wartości większej od zera.
TRZECIA: /tylko wtedy gdy 13 Jest większe od zera/:
Parametry do szukania pików:
4 liczby real i 4 liczby integer w formacie swobodnym o następującym znaczeniu:
Pi - położenie pierwszej linii wzorcowej /w kanałach/
P2 - położenie drugiej linii wzorcowej
Cl - szerokość w połowie wysokości pierwszej linii wzorcowej /w kanałach/
C2 - szerokość w połowie wysokości drugiej linii wzorcowej
IT C O - numer programowy dodatkowego wyjścia parametrów znalezionych pików /tymczasem nie wykorzystuje się, należy pisać liczbę 4, przez co dodatkowe wyjście zostaje skasowane/
ITC2)~ kanał początkowy IT(3)- kanał końcowy IT(4)- czułość.
Piki będą szukane między kanałami IT(2) i 1Т(з). Jeże- li wartości te usiłują rozszerzyć szukanie poza obszar widma wczytanego, to są ignorowane. Zaleca się używa- nie czułości 3,4 lub 5 jeżeli mają być odnalezione
wszystkie piki, albo -2, -3, lub -4, jeśli chodzi tylko o wyraźne piki /np. do celów cechowania/. Wzrost war- tości IT(4) zwiększa czułość /i liczbę znalezionych pików/ i odwrotnie.
OSTATNIA karta danych:
Karta, której kolumny 1 - 12 są puste /spacje/. Jej wczytanie zakończy przebieg programu.
10
2. Uwagi
Program FAFIK prócz głównej funkcji czytania widm z taśmy papierowej i zapisywania ich na taśmie magnetycznej służyć ma do uzyskiwania bardzo elementarnych wstępnych informacji o wi- dmie. Do tego celu służą opcjonalne czynności: wydruk zawarto- ści kanałów, zagęszczony wykres i szukanie pików. Mają one umożliwić tylko zorientowanie się, czy widmo jest w porządku /np. czy nie nastąpiły zrzuty kanałów, czy nie zepsuła.się
zdolność rozdzielcza w czasie pomiaru itp./, oraz pobranie infor- macji niezbędnych do dalszej fazy analizy przy pomocy programu AZOREK /tj. danych do cechowania, półszerokości do szukania pi- ków itd/. Szukanie pików na tym etapie zaleca się przeprowa- dzać z mniejszą czułością /IT(4) * -2/, co da tylko piki wyraź- ne, mogące służyć do cechowania, natomiast otrzymanie pełnej listy pików można przeprowadzić w fazie "azorkowania", kiedy będą zaopatrzone w energie dzięki przeprowadzonemu cechowaniu.
Jeżeli okaże się, że widmo nie nadaje się do analizy z jakich- kolwiek przyczyn a mimo to zostało już umieszczone na taśnie, należy po poprawieniu widma wczytać je na taśmę pod zmienioną nazwą, gdyż nie ma możliwości kasowania poszczególnych podzbio- rów na taśmie bez zniszczenia reszty.
IV. Program AZOREK
Program AZOREK służy do wstępnej analizy widm zapisanych bądź na taśmie papierowej, względnie wpisanych na taśmę magne- tyczną przy użyciu programu FAFIK. Wykorzystuje on system
wczytywania widm z taśmy papierowej w kodzie nieparzystym opisa- nym w części I /podprogram IKARRAY/, jak również system wczyty- wania widm z taśmy magnetycznej do pamięci operacyjnej, opisany w części II /podprogram GETTAPE/.
1. Postać danych do AZORKA
Oddzielne czynności: wczytywanie widma z taśmy papierowej /SPECT/
cechowanie energetyczne /ECAL/
szukanie pików /FIND/
11
rysowanie widma /PŁOT/
wygładzanie widma /SMOOTH/
wczytywanie widma z taśmy magnetycznej /TAPE/
można przeprowadzić w dowolnej kolejności, oczywiście sensownej /szukanie pików, rysowanie lub wygładzanie dopiero po wczytaniu widma/ 1 w dowolnie długim ciągu. Wybór danej czynności dokonu- je się kartą wyboru, zawierającą ciąg liter, umieszczonych powy- żej w nawiasie /tzn. SPECT, TAPE, ECAL, FIND, PLOT lub SMOOTH/, pisanych od pierwszej kolumny. Reszta karty winna być pusta.
Wczytanie karty z innym tekstem w miejscu karty wyboru czynności oznacza koniec ciągu 1 wyjście z programu. Karta taka /np.pusta/
winna zatem zamykać plik ИянуаЪ.
Po karcie wyboru muszą następować karty z danymi odnoszący- mi się do wybranej czynności według następującego opisu:
SPECT:
Pierwsza karta: NP - ilość kanałów do «czytania / ^ 4096/
IN - wygładzanie widma /Ш • 1/ lub nie /W * 0/
/liczby Integer w formacie swobodnym tzn. na dowolnych petycjach karty, przedzielone conaj- mniej jednym odstępem/
Druga karta: dowolny tekst opisujący widmo /będzie drukowany wraz z wynikami przy wszystkich czynnościach związanych z tym widmem/.
ECAL:
Pierwsza karta: ITE(2) - ilość linii kalibracyjnych / » 3 / ITE(3) - 1 lub 0 - dla 1 wielomian cechowania ma postać a + bi + ex
ITE(4) - 1 lub 0 - dla 1 wielomian cechowania ma postać a + bx + e/x /liczby integer, format
swobodny/ .
Druga intt9tępne karty: P(I), E(l) dla I « 1,2,..., ITE(2) tzn.
położenie i energia kolejno dla wszystkich linii kalobracyjnyeh /w zadanej ilości/, /licz- by typu real, format swobodny tj. dowolna ilość lissb na karcie/.
12
FIND:
Karta do szukania pików, zawierająca liczby PI, P2, Cl, C2, IT (i) - IT (4), identyczna z opisaną w ust, III - 1 trzecią kartą danych dla każdego widma do FAFIKA. * PLOT:
Nie wymaga żadnych danych, rysuje na drukarce wierszo- wej obszar określony przy wczytywaniu dzieląc widmo na odcinki po 68 kanałów, z czego 8 powtarza się w następnym odcinku. Szerokość odcinka dopasowana jest do szeroko- ści strony /96 wierszy na stronę/ i przerwy wydruku po- krywają się z przerwami papieru, o ile papier w drukarce wierszowej nastawiono poprawnie. Skala pionowa dobiera- na jest automatycznie dla każdego odcinka.
Jeżeli przed rysowaniem było cechowanie, to dla każdego kanału na wykresie drukowana jest przybliżona wartość energii.
Jeżeli przed,rysowaniem było szukanie pików, to znalezione piki oznacza się na wykresie przez podanie dokładniejszego położenia /względnie enrgii, o Ile było cechowanie/.
SMOOTH: Nie wymaga żadnych danych, wygładza widmo według wzoru В(к) • (A(K-i) + 2* A(K) + A(K+1) ) /4, co ma na celu usunięcie różnic szerokości efektywnej kanałów parzystych i nieparzystych widma /wady niektórych analizatorów/.
TAPE: Karta identyfikacji podzbioru /widma/ który ma być odszu- kany 1 wprowadzony do pamięci operacyjnej. Najlepiej wy- korzystać kartę, która służyła do wpisania widma na taśmę magnetyczną /Pierwsza karta danych dla każdego widma w programie PAFIK, opisana w III - 1/»
Przed pierwszym wywołaniem widma z taśmy magnetycznej w danym przebiegu programu AZOREK należy wywołać odpowiedni zbiór /taśmę magnetyczną/ przez podanie 12-znakowej nazwy zbioru /taśmy/ pisanej od 1. kolumny /podobnie jak w pierwszej karcie danych do FAFIKA, ust. III - 1/. Kartę z nazwą zbioru /taśmy/
należy umlścić pomiędzy pierwszą kartą TAPE a pierwszą kartą Identyfikacji podzbioru /widma/. Nie można korzystać z dwóch
różnych taćm magnetycznych z widmami w jednym przebiegu progra- mu AZOREK.
2. Uwagi
a/ Ilość kanałów wczytanych w trakcie czynności SPECT może być różna od zadanej liczby NF, zgodnie z opisanym syste- mem wczytywania /I - 3/.
b/ Metoda szukania pików Jaką zastosowano w programie PAFIE i AZOREK opisana została w pracy /3/.
c/ Jeżeli widmo ma być rysowane /czynność PLOT/, to operato- rom należy zlecić dokładne nastawienie stronicowania, w przeciwnym wypadku podział na strony będzie niepoprawny.
d/ W jednym przebiegu programu AZOREK można kolejno analizo- wać dowolną ilość widm, zarówno z taśmy magnetycznej jak i z papierowej. Każde następne wczytanie widma /czynno- ścią SPECT lub ТАРЕ/ niszczy widmo wczytane poprzednio i wszystkie wyniki uzyskane na nim.
V. Uwagi końcowe
1. Opisany system umożliwia analizę wstępną widm, zawierają- cych piki o kształcie zbliżonym do kształtu krzywej Gaussa na maszynie Odra 1305. W przyszłości przewiduje się roz-
szerzenie tego systemu celem umożliwienia pełnej analizy widm, w szczególności przeprowadzenia dopasowań metodą najmniejszych kwadratów, zarówno automatycznego jak i z wprowadzeniem danych początkowych.
2. Budowa programów /podział napodprogramy/ umożliwia łatwe ich modyfikowanie i rozszerzanie o dalsze funkcje, w zale- żności od potrzeb użytkownika, przez dołączenie odpowied- nich podprogramów wykorzystujących obszary wspólne pamięci
i podprogramy istniejące. Autor chętnie udzieli wskazówek i pomocy osobom zainteresowanym.
3. Programy i podprogramy opisane w tym raporcie zostaną chę- tnie udostępnione zainteresowanym, o co należy się zwrócić do autora lub innych pracowników Pracowni A /Gamma/
Zakładu II IFJ. Tutaj można się również zapoznać z postacią
li»
otrzymywanych wyników z tych programów.
4. Autor przyjmie chętnie i rozpatrzy wszelkie uwagi, propozy- cje 1 wnioski, dotyczące opisanego systemu, jego użytkowa- nia, ulepszania i rozszerzania, które uwzględnione zostaną przy tworzeniu następnej generacji opisanych programów.
Autor wyraża podziękowanie pracownikom Pracowni Spektrosko-
pii Jądrowej A oraz Samodzielnej Pracowni Obliczeniowej za pomoc
1 cenne sugestie w trakcie opracowywania i uruchamiania opisa-
nych programów.
Literatara
1) Biblioteka naukowa nr gen. 1301 XX FORTRAN. System aktua- lizacji nr gen. 1337 XX X261 Pisak XT nr gen. 14054 XX Uzupełnienia 1301302
Oprogramowanie т.е. ODRA serii 1300, ELWRO - Wrocław
2) FORTRAN - Kompilatory, zesz. 1 13050/1 ELWRO, Wrocław 1971 3) J.KaJfosz, Z.Kosina: Nuclear Instruments and Methods
107 (1973) 613.
16
