SPring-8 / SACLA Research Report

ISSN 2187-6886

Volume6 No.1

SPring-8 Section B: Industrial Application Report

BL14B2における遠隔XAFSシステムの構築(4)
Development of Remote-XAFS System at BL14B2 (4)

DOI:10.18957/rr.6.1.93
2014A1520 / BL14B2

高垣 昌史, 井上 大輔, 古川 行人, 本間 徹生

Masashi Takagaki, Daisuke Inoue, Yukito Furukawa, Tetsuo Honma

(公財)高輝度光化学研究センター

JASRI

Abstract

 BL14B2において開発を進めている遠隔XAFSシステムを構成する、自動光学調整、自動試料搬送ロボット制御、およびQuick XAFS測定プログラムの完成を受け、総合動作試験、およびBL-USER-LANの外部からの遠隔操作試験を行った。


キーワード: 遠隔実験、XAFS

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背景と目的:

 産業利用推進室では、制御・情報部門との協力体制のもと、BL14B2のXAFS自動化技術を基盤として、インターネット経由でXAFS測定を可能とする「遠隔XAFSシステム」の開発を進めている。産業利用分野においては、人的、資金的、時間的資源上の制約から、ユーザー実験は小数の熟達した測定担当者が行い、実験結果を真に求めている試料提供者が実験に参加できず、その意見が実験進行にフィードバックされづらいケースが少なくない。遠隔XAFSシステムが完成すれば、ネット接続が可能な環境にいる限り、どこからでも実験に参加することが可能となるため、試料提供者の意見をリアルタイムにフィードバックすることが可能となり、より商品開発に密着した高品質の実験結果の創出が期待される。

 本課題では、 (1) 全自動光学調整プログラム「Auto-Optics」、(2) 自動試料搬送ロボット制御プログラム「Sample Catcher」、(3) Quick XAFS測定プログラム「QXAFS」の総合動作試験、およびBL-USER-LANの外部からの遠隔操作試験を行った。


方法と結果:

(総合動作試験)

 Auto-Opticsでは、Cu-K端などでモノクロ結晶面(Si(111)およびSi(311))切り替えを伴う光学調整、および伴わない光学調整の試験を行った。平均所要時間(*1)は、結晶面の切り替えを伴う調整では約32分、切り替えを伴わない調整では約13分と、従来のローカル実験用Auto-Opticsと同等の動作効率を得ることができた。

 Sample Catcherでは、ロボットの調整、試料ピックアップ、光軸上への試料重心位置設定、調整時映像の加工および出力と、一連の安定動作が確認された。

 QXAFSでは、Cu-K端における測定を繰り返し実施し、測定、各測定機器からのデータ収集、データ加工と、一連の安定動作が確認された。従来のローカル実験用QXAFSに比較して、同等の動作効率を得ることができた。図1にQXAFSウェブクライントの動作画面、図2にCuフォイルのXAFSスペクトルを示す。

(遠隔操作試験)

 遠隔操作試験は、OA-LAN(*2)に設置したクライアントPCから行った。試験対象は、Auto-OpticsおよびQXAFSである。試験内容は、(1) 複数のクライアントPCからの同時接続、(2) ウェブブラウザー間での操作権限の取得と移譲、(3) 中継サーバー経由での動作効率、の3点であり、いずれも良好な結果を得た。


図1. QXAFS のウェブクライント画面(プロトタイプ)


図2. Cu フォイルの XAFS スペクトル(Cu-K、Si(311)、内図:吸収端近傍)


今後の予定:

 現在設計中のカレントアンプゲイン自動調整プログラム「amptune」が完成すれば、光学調整、試料交換、カレントアンプ調整、Quick XAFS測定(透過配置)と、一連の遠隔実験操作が可能となる。また、これら4つのプログラムを統括し、完全自動実験を実現するプログラム「Auto-XAFS」の開発を行い、これをもって遠隔XAFSシステム(透過配置)の完成とする予定である。

 また、現在プロトタイプのユーザーインターフェースを改良し、ユーザーの入力ミス等を誘発しないよう、注意深く設計する予定である。図1に、現行のQXAFSのウェブクライントを示す。このインターフェースは、測定範囲を、モノクロの角度を直接指定するかたちで実装されているため、入力値の計算ミスおよび入力ミスを誘発する危険性がある。正式版では、吸収端名(“Fe-K”等)と光電子波数を指定するだけで、測定角度範囲が導出されるよう設計する予定である。


(*1) 調整動作前後の吸収端の組み合わせによっては、更に数分程度を要する可能性がある。これは、従来のローカル実験用Auto-Opticsでも同様である。


(*2) SPring-8には、ビームラインが属するLANである ”BL-USER-LAN” と、事務等を行う ”OA-LAN” が存在する。OA-LANからはBL-USER-LANは「見えない」という意味で、OA-LANと外部ネットとは同等である。



ⒸJASRI


(Received: September 13 2017; Early edition: November 24, 2017; Accepted: December 18, 2017; Published: January 25, 2018)