NICOS: Flexibles Experimentieren an Großforschungsgeräten dank Python

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Dieser Vortrag stellt NICOS vor, ein komplett in Python geschriebenes netzwerkbasiertes Steuerungssystem, das an der Forschungsneutronenquelle FRM II der TU München zur Durchführung von Experimenten mit Neutronen für die Material- und Grundlagenforschung verwendet wird.

Abstract

An der Forschungs-Neutronenquelle FRM II der Technischen Universität München wird Material- und Grundlagenforschung mittels Neutronenstreuung betrieben. Es bewerben sich Wissenschaftler aus aller Welt um Strahlzeit an einem der Großgeräte, der sog. Instrumente, um ihre physikalische oder chemische Fragestellung zu untersuchen zu können.

Ein Instrument für die Neutronenstreuung ist ein komplexes Gerät mit Dutzenden von einzelnen Hardwarekomponenten. Um eine Messung möglichst effizient durchführen zu können, müssen daher all diese Komponenten integriert werden, und dem Experimentator muss eine einfache, aber flexible Schnittstelle zur Verfügung stehen. Da eine große und inhomogene Nutzergemeinde and den Experimenten arbeitet, sollen unerfahre Nutzer Routinemessungen ohne großen Lernaufwand bewältigen können, zur gleichen Zeit aber darf den Profis nicht die Möglichkeit genommen werden, das System in kurzer Zeit auf neuartige Experimente oder unvorhergesehene Umstände einzustellen.

Dieser Vortrag stellt NICOS, das komplett in Python geschriebene "Networked Instrument COntrol System" des FRM II, vor und geht dabei auf die Features ein, die Python zur Sprache der Wahl bei der Implementierung machen. Es werden insbesondere Implementierungsdetails und Tricks vorgestellt, die es möglich machen, dass zum einen unerfahrene Wissenschaftler direkt eine Python-Shell als Schnittstelle verwenden können, aber zum anderen neue Komponenten schnell integrierbar sind.

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