年報2013通し校_巻頭言-石川

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たかよしがうん
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3 4 制御年度は熱源改修工事のため年度末に 3 ヵ月程度の点検調整 1 新フレームワーク MADOCA Ⅱメッセージ通信 MADOCA DX プロジェクトにより機能拡張された新期間があったためこの間に全ソフトウェアを入れ替え MADOCA とこれまでの MADOCA を区別するために制御端末の MADOCA Ⅱ設定変更動作確認を行うようス MADOCA DX

1 3 4 制御年度は熱源改修工事のため年度末に 3 ヵ月程度の点検調整 1 新フレームワーク MADOCA Ⅱメッセージ通信 MADOCA DX プロジェクトにより機能拡張された新期間があったためこの間に全ソフトウェアを入れ替え MADOCA とこれまでの MADOCA を区別するために制御端末の MADOCA Ⅱ設定変更動作確認を行うようス MADOCA DX にて開発されたプロダクトを MADOCA Ⅱ ケジュールした 2013B 期の運転期間中及び短期点検調と称する事にした以下に拡張された機能に関して報告整期間に可能な限りソフトウェアの動作試験を行った結する果大きな問題は見つからなかった 2014A 期からはニュースバルを除く全加速器及びビームライン制御の上位系 1 1 メッセージ通信機能向上は MADOCA Ⅱで運転を行う予定であるまた加速器真 SVOC 制御メッセージ通信機能向上は 2012 年度まで空制御用 VME 等一部のフロントエンド制御計算機系下に基本機能の実装及び動作確認が完了している 2013 年位系にも MADOCA Ⅱを導入して試験を行い特に問題は度は SPring 8 及び SACLA の実環境への導入を行ったなかったため試験動作実績のあるフロントエンド計算機も 2014A 期からは MADOCA Ⅱで運転を行う予定である 1 2 SALCA 実験制御系への導入 SACLA 実験制御系は MADOCA 環境で構築されていた 1 4 LabVIEW 対応が実験ステーション制御系とビームライン及び加速器制 MADOCA Ⅱの特徴の一つとして Windows 環境でも動御系が分離されているため本来 MADOCA では想定して作可能な点が挙げられるこの点を活かして LabVIEW でいない上位制御系端末 GUI 等ユーザー操作に使われる構築された NI 社製 PXI 5922 高精度デジタイザによる制御端末間の通信が必要であったこれは分光器の波 Beam Position Monitor データ読み出しシステムのソフト長変更など実験ユーザーに必要な操作のみを実験ステウェア部分を MADOCA Ⅱ対応に改修したこれにより任ーション制御系から行うことができるようにし実験ユ意の制御端末の MADOCA Ⅱ環境から最大 5000 点/秒/4 ch ーザーの誤操作などから施設の基幹制御部分を守るためのデータを取りこぼすことなく取得表示できるようになであるこのために単純なソケット通信プログラムをった作成し実験ステーション制御系とビームライン制御系またこの LabVIEW ソフトウェア改修では図 1 に示すの接続を実現していたところがこのプロトコルは通ように MADOCA Ⅱインターフェース部分 MADOCA Ⅱ 信エラーや VME の異常停止等の障害に弱くトラブルの LabVIEW インターフェースとアプリケーション部分を原因究明と復旧に手間がかかるという問題を抱えていた異なるブロックとしたこれにより他の LabVIEW アプ MADOCA Ⅱメッセージ機能は ZeroMQ で実装されており上位制御端末間の通信もサポートしている ZeroMQ は単純なソケット通信に比べて信頼性も高く通信トラブルを大幅に減少させられることが期待できるそこで 2013 年度初頭より SACLA 実験ステーション制御系の制御端末上で動作しているソフトウェアを MADOCA Ⅱ対応に変更する作業を開始し夏期点検調整期間前に動作試験を完了した夏期点検調整期間中に全実験制御端末のソフトウェアの変更を行った夏期点検調整期間明け以降 SACLA 実験ステーション制御端末及びビームライン制御系は MADOCA Ⅱで運転されており通信障害によるトラブルは激減した 1 3 SPring 8 加速器ビームライン制御系への導入 SACLA 実験ステーション制御系に続いて SPring 8 加図1 速器及びビームライン制御端末への導入を行った MADOCA Ⅱ LabVIEW インターフェースを用いた BPM 読み出しシステム

2 リケーションにも容易に適用できるようになっている LabVIEW は広く実験ステーション制御に用いられていることから MADOCA Ⅱ 化により実験ステーションとビームライン制御系の連携強化が期待できる 2014 年度以降実験ステーション制御系特にカメラ画像等の実験データ収集に適用する予定である MADOCA Ⅱメッセージング機能に関しては 2014 年度以降 VME 等のフロントエンド計算機への適用及び Windows/LabVIEW を含む実験制御系への適用を進める予定である 2. 新フレームワーク MADOCA Ⅱデータベース MADOCA Ⅱに導入予定の NoSQL 型データベース (Redis + Cassandra) とデータ収集系に関して 2012 年度にテストベンチで性能試験を実施し現在及び将来においても十分な性能が得られることを確認したこれによって SQL 型リレーショナルデータベース (RDBMS) で管理している時系列の機器ログデータを NoSQL 型の Key Value Store 型データベースで置き換えて管理することが可能となる加えて高い冗長性を有するシステム構成とすることもできるので安定運用につながる 2 1 導入試験旧来の RDBMS データ収集蓄積系の置き換えを目指して最終的な実負荷における動作検証を実施した実際の環境にシステムを構築して旧来のデータ収集蓄積系と並行して MADOCA Ⅱデータ収集蓄積系を動作させ長期安定性を確認するとともに周辺環境の整備を行ったそのために以下のことを実施した 1. アーカイブデータを Cassandra データベースへコピー RDBMS に蓄積されていた 1997 年のコミッショニング以来のアーカイブデータを Cassandra データベースにコピーした 2. 実環境での全データ収集を開始 2 つの方法で行った 1 つは組み込みコンピュータ内で旧来のプロセスと並行して動作しデータをデータ収集系に送るものもう 1 つは組み込みコンピュータからのデータをまとめるワークステーションからの出力を利用してそれを変換してデータをデータ収集系に送るものである 3. 制御用アプリケーションからデータを利用するためのライブラリー開発制御用アプリケーションの改変を最低限にするため旧来のライブラリーと同じ名前形式でアクセスできるようにした 4. 周辺アプリケーションの開発 MADOCA アラームではリアルタイムのデータ閾値などの管理データアラームの記録などすべてのデータを RDBMS で管理していた MADOCA Ⅱではリアルタイムデータのみを非 RDBMS である Redis から読むこととしその他のデータは RDBMS で管理する SQL 型 + NoSQL 型のハイブリッド形式としたそのための監視アプリケーションを開発したまた Web によるデータ監視も新データ収集蓄積系にあわせて開発中である 2 2 機器信号データ登録法の検討 MADOCA Ⅱデータ収集蓄積系ではデータ登録の簡便化も開発目標である旧来のシステムでは組み込みコンピュータでの設定ファイルとデータベース登録ファイルが分離しておりこれがデータ登録の簡便化にとって障害となっていた MADOCA Ⅱではこれを一本化し簡便化と誤りの減少を図った 2 3 新タイプのデータ収集 MADOCA Ⅱでは旧来のシステムでは難しかったデータ収集も可能にした例えば COD(Closed Orbit Distortion) 測定は高度化に伴い 1/10 Hz であったデータ収集周期を 10 Hz に向上させたところが旧来のシステムでは RDBMS の性能が不足しこの速度でのデータ蓄積ができなかった MADOCA Ⅱでは性能に十分余裕がありこの速度でのデータ蓄積が可能であることを予備実験で示したまたステアリング電源では老朽化に伴いトラブルが散発的に起っていた電源故障の前にはスパイク状のノイズが観測されることがわかっておりこのノイズを確実に捕捉することにより電源の故障の予知ができるしかし周期的なデータ収集では突発的に発生するノイズの確実な捕捉は難しかった MADOCA Ⅱのデータ収集の柔軟性により突発的なデータも周期的なデータと同様に収集蓄積ができるようになったことでトラブル防止に寄与することができるようになった 2013 年度は以上のことを実施し MADOCA Ⅱデータ収集蓄積系は安定に連続稼動することが確認された 2014 年度の最終的な MADOCA 置き換えを目標としている 3.DDH (Digital Data Handling) プロジェクト検出器を始めとする実験計測システムから生成される大容量のデジタルデータを高速に処理することを目指し 2011 年度に DDH プロジェクトがスタートした DDH ではこれまでのネットワーク分散制御 / データ収集 (DAQ) システムのさらなる広帯域化を目指し従来のレベルを超える大容量データのハンドリング方法を規格化することで広帯域且つリアルタイムな制御 / DAQ システムを汎用的に構築することを目指している 2011 年度は要素技術を調査選定し評価用システムを構築して要求性能を満たすことを証明した [1] 2012 年度は本技術の応用展開を進めた SACLA を中心に開発が進め -159-

られている SOI 技術を用いた 2 次元検出器 SOPHIAS と接 4 加速器制御続するためのインターフェース基板を含むプロトタイプ 4 1 計算機制御系では加速器及びビームライン制御に関わる DAQ システムを新規開発し放射光実験で要求される帯域 460 MB/sec を満たすことを確認した 2 計算機制御系サーバ計算機オペレータ端末及びデータベースシステムに 2013 年度は

3 られている SOI 技術を用いた 2 次元検出器 SOPHIAS と接 4 加速器制御続するためのインターフェース基板を含むプロトタイプ 4 1 計算機制御系では加速器及びビームライン制御に関わる DAQ システムを新規開発し放射光実験で要求される帯域 460 MB/sec を満たすことを確認した 2 計算機制御系サーバ計算機オペレータ端末及びデータベースシステムに 2013 年度は放射光実験供用実運用化を目指したシステついて以下のとおり維持管理及び高度化研究を行ったム統合と次世代バックプレーンシステムの調査検討を実施したデータベースシステムの高度化加速器及びビームラインにおいてデータ収集を行ってい 3 1 る信号点数は年々増加しており 2013 年度は 1,517 点の放射光実験供用のためのシステム統合利用実験運用に導入するためにプロトタイプシステムを信号追加があった 2013 年度末時点でデータ収集に利用モジュール化インターフェースモジュール開発図 2 している信号点数は 29,123 点であり RDBMS に蓄積してし実験に必要な機能トリガー信号制御イベント再構いるデータ量は 3.5 TB となった本システムは定周期築情報制御データエラー検出データ収集パラメータ表でのデータ収集の他 Linac の同期データ収集にも対応し示異常状態監視とアラーム表示機能等を処理回路に追ている 2013 年度は同一ショットの事象として同時に加したさらにインターフェースモジュールと実験供用収集する約 800 点の Linac 同期データについて複数の信計算機を組合せて評価計測システムを構築しデータ伝送号のデータ相関が閲覧できるウェブインターフェースを構帯域や安定性などの評価で良好な結果を得た築したまた NewSUBARU と Synchrotron の振り分け入射の際のフィードバック処理に対応するため最新 10 ショット分のデータ取得ができるデータベース関数も整備したアラーム監視システムにおいてはアラーム判定の際に比較参照する信号に対する制限を解消し任意の信号を参照値に利用できるようにしたこの機能拡張によりビームラインにおいてビーム電流 DCCT 監視の健全性の確認ができるようになったまたビームアボートが発生した際に SPring 8 スタッフ及び実験ユーザーにメール通知を行うシステムについて改善を行った以前は個別に登録されたメールアドレスに通知していたがメールアドレス管理の利便性とユーザー増加への対応を考慮しメーリングリストを用いたシステム図 2 新規開発したインターフェースモジュール 3 2 として整備し 2014 年 3 月より運用を開始した加速器制御系ファイルサーバのバックアップ環境次世代バックプレーンシステム調査検討の強化将来のセンサー数増加に対応するために現在のボックスタイプモジュールと汎用計算機の組合せからバックプ加速器制御系プログラムを保存しているファイルサーバレーンタイプのプラットフォームへの移行の検討を開始しのバックアップ環境を強化したバックアップデータを安たバックプレーン技術を選定しそれを基にセンサー数価な NAS システムに保存する方式をやめメインファイの段階的な増加に対応するためのシステムデザインと移ルサーバ機と同等スペックを持つ機器を導入しこれにバ行プランを作成したさらに 2014 年度のプロトタイプックアップを取ることで速度性能信頼性容量を向上システム構築準備として必要な機材の選定と手配を完了しさせた保持可能なバックアップ世代数が増加したほかた万一メインファイルサーバ機に重大な障害が発生し運用が困難となった場合でもバックアップ機をメイン機に昇格させて安定したサービスの継続が可能となり冗長性可参考文献 1 C. Saji, et al.: Nuclear Instruments & Methods in 用性が向上したまたサーバ間のデータ同期に専用ツール Physics Research A(2013), DOI: / j. nima. を使用することによりバックアッププロセスにかかる手順の簡略化と時間短縮を実現した 2 C. Saji, et al.: Proceedings of ICALEPCS, San Francisco, CA, USA, 2013, WECOCB 収納部監視カメラシステム更新収納部内を遠隔監視するカメラシステムが稼働している 160

計算機を老朽化のため更新したオペレーティングシス情報を統計として Web に表示特定のエラーログが検知さテムも更新したほか本システムを導入した 2006 年度以れた際に機器担当者にメールを発信するなど収集したロ降に増設されたカメラを本監視システムに追加登録し監グを利用する環境の整備を開始した各種ログソフトウェア視画面上のカメラ表示位置と実際のカメラ設置位置との不

4 計算機を老朽化のため更新したオペレーティングシス情報を統計として Web に表示特定のエラーログが検知さテムも更新したほか本システムを導入した 2006 年度以れた際に機器担当者にメールを発信するなど収集したロ降に増設されたカメラを本監視システムに追加登録し監グを利用する環境の整備を開始した各種ログソフトウェア視画面上のカメラ表示位置と実際のカメラ設置位置との不を検討した結果様々なフォーマットのログを手軽に取り整合性を解消した込める fluentd ソフトウェアの利用試験を開始した 2014 年度にはログ統計解析に幅広く利用できる見込みである仮想計算機環境の高度化制御ネットワーク上のプログラム開発サーバや Web サーバ監視サーバは 2008 年度から仮想計算機として運用 4 2 機器制御系機器制御系 MADOCA Ⅱ移行作業している 2013 年度は MADOCA Ⅱ開発環境など新たに 4 上位計算機系の MADOCA Ⅱ化作業に合わせて加速器つの仮想計算機を立ち上げ 1 台のホストサーバを増設し機器制御系についても MADOCA Ⅱ移行作業を行ったたまた仮想計算機の使用状況の調査を行い使用されて 2013 年度は移行のための環境整備を中心に行い一部いない仮想計算機 4 台を廃止したローカルデータの増加の機器制御系について MADOCA Ⅱへ移行した環境整備により仮想計算機としての運用が不向きになったもの 2 台としてまず Solaris8 で動作している機器制御用計算機約については物理計算機に置き換えたこの結果 2013 年 20 台を Solaris10 に移行したこれは MADOCA Ⅱの新メ度末時点で 30 台の仮想計算機を 6 台のホストサーバ上で動ッセージングフレームワーク 1 が Solaris8 には対応し作させ省電力省スペースを実現しているていないためであるこれらの計算機は実導入から約 10 年仮想化に使用するソフトウェアは 2011 年度に導入しが経過し老朽化していたため併せて CPU ボードを更新た kvm 仮想と古い VMware 仮想が混在している管理性のしたそして Equipment Manager EM 及び Equipment 向上のため kvm 仮想への統一を進めており 2013 年度 Manager Agent EMA といった機器制御用ソフトウェアは VMware 上の仮想計算機 1 台を kvm 仮想へ移行したをビルドする Makefile を 3 つのファイルに分割しホストまたトラブル対策として仮想計算機を別のホストサー毎の違いを 1 つの Makefile に吸収する構成としたこれにバヘ移転させるマイグレーション機能を実装したこれにより管理が容易となり移行作業がスムーズに行えるようよりホストサーバのトラブル時に仮想計算機を無停止で退になったこれらの準備を行った上で実際に蓄積リング避させることができるようになりダウンタイムをゼロに真空系の 10 台のホストの EM 及び EMA を MADOCA Ⅱフすることが可能となった 2013 年度は手動でマイグレーレームワークへ移行した移行したホストには VME 計算ションを行ったが 2014 年度にはホストサーバのトラブ機及び PC の Solaris9 10 の他に横河電機社製 e RT3 ルを検知し自動でマイグレーションを行う機能を持たせる Linux PLC 2 も含まれているいずれも安定に加速器制予定である御系で使用できているまた MADOCA Ⅱデータベースの試験のため既存のシステムログ収集閲覧解析環境の整備 Poller/Collector データ収集系で使用している機器制御計加速器やビームラインの制御用計算機はシステム状態や算機上の共有メモリからデータを読み出し MADOCA Ⅱ プログラムの動作結果を逐一システムログサーバに送信データベースへデータを送信するソフトウェアを作成したし故障やトラブルがあった際の原因究明に役立てている図 3 加速器制御系で使用している約 210 のホスト上で 2012 年度に SPring 8 制御系においてログシステムの更新安定に動作し移行に備えた大規模な試験の実施に貢献しを行い追加したログサーバでログ収集を行っている 2013 ているこのソフトウェアは MADOCA Ⅱデータベースへ年度はログ収集の次段階として大量のログから得られるの移行期にも使用される予定である図 3 MADOCA Ⅱ用データ収集系試験ソフトウェア整備 161

図 4 2 次元放射光干渉計新制御システム構成 4 2 2 2 次元放射光干渉計画像処理システム更新老朽化した PC ベースの画像処理システムの更新と新たに 2 次元フィッティング処理によるビームの長軸短軸方向のビームサイズならびにビーム軸の傾き角を 1 Hz で常時計測することを目的として 2 次元放射光干渉計 3 の画像処理システムを更新した新システムには 2012 年度に

取得した画像データをライブビュー GUI やカメラ制御 GUI 2 次元フィッティング処理などのソフトウェアへ容易に転送できた図 4 図 5 ビーム軸の傾き角青と ID07 磁極ギャップの相関新たにビーム軸の傾き角を常時計測できるようになったことでユーザー運転中の XY エミッタンス結合比の変動を今までより高感度で取得できるようになった例えばなども併せて行った

5 図 4 2 次元放射光干渉計新制御システム構成次元放射光干渉計画像処理システム更新老朽化した PC ベースの画像処理システムの更新と新たに 2 次元フィッティング処理によるビームの長軸短軸方向のビームサイズならびにビーム軸の傾き角を 1 Hz で常時計測することを目的として 2 次元放射光干渉計 3 の画像処理システムを更新した新システムには 2012 年度に開発した MicroTCA 画像処理システム 4 を用いた従来システムで提供していた水平垂直方向のビジビリティビームサイズの 1 Hz での常時計測と中央制御室でのライブビュー機能を新システムでも提供できるよう 2 次元フィッティング処理専用の 2nd プロセッサモジュールを用意したソフトウェアは MADOCA Ⅱを用いて構築し強化されたメッセージング機能を利用することで取得した画像データをライブビュー GUI やカメラ制御 GUI 2 次元フィッティング処理などのソフトウェアへ容易に転送できた図 4 図 5 ビーム軸の傾き角青と ID07 磁極ギャップの相関新たにビーム軸の傾き角を常時計測できるようになったことでユーザー運転中の XY エミッタンス結合比の変動を今までより高感度で取得できるようになった例えばなども併せて行った拡張した同期データ収集系は例え図 5 に示すように ID07 磁極ギャップとの間に強い相関があば Linac 内で時々起こる電子ビームの全損と機器異常ることが見て取れるとの相関調査など実際の運転で役立っている 2014 年度にはさらに電磁石電源系の残りやタイミング系 L3 及び L4 ビーム輸送ラインにも拡張する予定である Linac 同期データ収集系拡張既存のビーム位置モニター BPM 用同期データ収集系を拡張しビーム電流モニター電子銃 RF 系電磁光伝送リモートボード用シャーシ整備石電源等のデータの一部を電子ビームに同期して取得し 2011 年度に光伝送ボード用リモートシャーシの空冷用解析できるようハードウェア及びソフトウェアを整備しファンが故障しボードが正しいデータを取得できないほた 5 新たに 3 台の VME 計算機を同期収集系に加え約どシャーシ内が高温になる事象が発生した他にも空冷用 90 点の信号を追加した拡張のためにリフレクティブファンが停止しているシャーシが数多く見つかったがシメモリネットワーク用の光ファイバの敷設データベースャーシはファンや電源といった消耗品の故障を示すインジテーブルの改造や API 関数の整備 Web 閲覧ページの整備ケータが無く直ぐに故障と判断することが難しいという 162

6 問題があったまたこれら消耗品の交換が容易に行えない構造となっていて加速器の運転中に故障を起こした場合にはボード類の移設や信号ケーブルの取り外し取り付けを含めシャーシの交換に 2 時間程度も掛かってしまうこれらの問題点を解決するため新たな光伝送ボード用シャーシ (2U 4 スロットタイプと 4U 8 スロットタイプ ) を 2012 年度から 2013 年度にわたって開発した基本設計と製作は 2012 年度に行い空冷用ファンや電源のユニット化による故障時の交換の簡便化電源やファンの状態を示すインジケータのシャーシフロント部への取り付け 60 以上になると接点がメイクする温度監視機能の付加を行ったまた PoE で動作する小型組み込み機器 Armadillo をシャーシ背面に実装し電源ファン温度の異常状態を遠隔から常時監視できるようにした 2013 年度には空冷用ファンの高回転化圧力損失の少ないエアフィルタへの交換電源ユニットの構造の見直しを行い廃熱効率の悪い 19 インチラックに実装しても電源ユニット上部の温度が環境温度 +10 程度以内に収まるよう改良した 2013 年度より一部適用を開始し 2014 年度より本格的に実機への適用を実施する予定である Linux PLC の活用 2012 年度に蓄積リング真空電磁石機器保護インターロックシステムの情報読み出し系に横河電機製 e RT3 Linux PLC を適用した 2013 年度には蓄積リング 48 セルのスクレーパーと 21 セルのベローズチェンバの温度監視のために新たに 2 台の Linux PLC を導入した実運用上システムに必要な NIS rsyslog 自動起動のサービス登録 NFS マウント先などの各種設定ファイルをセットアップした SPring 8 標準ブートイメージを作成し CompactFlash 用のイメージとして整備したまた MADOCA Ⅱの移植作業も行い EM MS などのフレームワークが e RT3 上で動作することを確認している 2013 年度末の時点で実導入している 4 台の Linux PLC のうちの 3 台に MADOCA Ⅱ 環境を導入し安定に運用している参考文献 [1]T. Matsumoto, et al.: Development of New Control Framework MADOCA II at SPring 8, Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, Nagoya, Japan, Aug. 2013, 14. [2] RT3.com [3]M. Masaki and S. Takano: Two dimensional visible synchrotron light interferometry for transverse beam profile measurement at the SPring 8 storage ring, Journal of Synchrotron Radiation (2003) 10, pp.295. [4]A. Kiyomichi et al.: Development of MicroTCAbased Image Processing System for the Twodimensional Synchrotron Radiation Interferometer at the SPring 8 Storage Ring, Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, Nagoya, Japan, Aug. 2013, 14. [5]T. Masuda et al.: Upgrade of the Eventsynchronized Data Acquisition System for the SPring 8 Linac BPMs, Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, Nagoya, Japan, Aug. 2013, インターロック加速器安全インターロック 2013 年度の運用状況は大きなトラブルも無く順調であった年 2 回の定期点検と自主検査を実施した改造案件として以下に示す加速器安全インターロックのエリア追加工事等を実施した SPring 8 加速器と SACLA 加速器統合のためのアップグレード 2013 年度は SACLA 加速器で生成加速された電子ビームを SPring 8 に輸送するためのアップグレードが行われた具体的には 2つの加速器間をビーム輸送する XSBT エリアを追加し既存の Sy エリア SR エリアに SACLA を接続したアップグレード後は全 6エリアの加速器 (Li, Sy, L3BT, NS, XSBT, SACLA) が連動して安全を担保している本施工後安全審査を行い実際に XSBT を介したビーム輸送調整が行われた運転表示灯統一整備加速器トンネル内の運転表示灯の点灯動作が完全に統一できていないため順次改修をしてきた 2013 年度は SR エリアの施工を完了したこれで全エリアの運転表示灯が同じ動作となったため認識性が向上しさらなる安定運用が可能となった放射線データ収集システム放射線データ収集システムは 2013 年度も安定に稼働したしかし制御盤内で複数のシステムが混在かつ複雑化しているため運用性に難があるこのため複数年度にわたって盤内整備を実施している 2013 年度は全体の一部である C 区域と D 区域について整備完了した今後も運用性と可用性の向上のために残りのシステム整備を継続する入退室管理システム 2013 年度は大きなトラブルは無く順調に稼働した -163-

7 しかしカードリーダーの認証遅延や自動再起動などいくつか修正すべき点が見つかったためこれら現象について原因の調査を行い今後の対応を検討した 2014 年度に抜本的対策を行う予定であるビームラインインターロックビームラインのインターロックシステムでは劣化機器 ( シーケンサ高速ビーム停止モジュール状態表示盤グラフィックパネル等の電子機器 ) の交換を中心にメンテナンスを施したまた BL25SU においてのビームライン再構築にともないビームラインのインターロックシステムも再構築したニュースバル入退室管理システムインターロックシステムニュースバル入退室管理システム及びニュースバル加速器安全インターロックシステムは 2013 年度も順調に稼働したまたニュースバル BL01A では MBS 閉リミットスイッチのチャタリング対策を行い安定性の向上を図った大きなトラブルも無く順調に稼動した 4 5 ビームライン制御挿入光源制御盤瞬時電圧低下保護装置導入挿入光源制御盤に設置しているネットワークスイッチ (PoE 対応 ) は瞬時電圧低下などの電源変動によって停止することが確認されこの障害が発生した場合システムの復旧に多大な時間を要することがあり SPring 8 運用上のダウンタイムとなる昨今の電源事情に鑑み制御系機器の電源系統を保護する瞬時電圧低下保護装置 ( 京都電機器社製 KDP B 1S0R8) の導入を 2013 年度冬期点検調整期間より順次行い制御系の安定化を図った ID08 位相用サブエンコーダ設置対応従来 ID08 の位相にはメインエンコーダ (4 軸 ) しか設置されておらずこれが放射線の影響と思われる原因で故障することがあった故障時に位相の移動が無いことを監視確認する手段として位相用サブエンコーダ (4 軸 ) を 2013 年度冬期点検調整期間に増設した Magnescale 社製の GE 015ER を 4 組と表示ユニット LY72 を 2 台で構成されデータ収集の為上位制御系との仲介を 2 台のアットマークテクノ製 armadillo 220 で行っている ID VME CPU ボード高速化挿入光源制御で使用している VME CPU ボードは 2001 年度に選定したものでギャップ位置変更時のステアリング電磁石のフィードフォワード制御速度が遅くギャップ駆動時の軌道変動が顕在化してきているそこで CPU ボードのマルチコア化と処理速度の高速化及びドライバソフトウェアの高速化を行う事により約一桁のフィードフォワード制御の高速化を行ったこの結果を得てビーム軌道への影響の最小化と安定化を目指し CPU ボードの交換を行った 2012 年度から順次更新を行い 2013 年度夏期点検調整期間までに全ての挿入光源制御用 CPU ボードの交換を完了した新型 Thin Client 評価テスト BL WS 用表示端末に使用している SunRay 端末は新しい BL WS 用 OS(SuSE11) に対応できないため新型 Thin Client(HP t5565) の評価テストを行ったまた現在使用しているユーザー操作端末 (HP t5545 t5325) のリプレース機として使用できるかについても合わせて調査を行い良好な動作性能やカスタマイズ性能が確認できた 2014 年度夏期点検調整期間に全 BL(56 箇所 ) に設置を完了する予定である 4 6 実験ステーション制御遠隔実験システム 2011 年度から産業利用 XAFS ビームラインへの遠隔実験システム適用のための作業を進めている XAFS 用遠隔実 4 4 ビームライン及び実験ステーション制御全般 2013 年度は共用ビームライン BL25SU の全面改修 ( スクラップアンドビルド ) が行われビームライン制御系も新しいコンポーネントに合わせて全面的に作り直しを行い 2014A 期からの立ち上げに備えたまた他の 3 つのビームラインでの分光器の更新に伴うソフトウェア変更前述の MADOCA Ⅱ 化に対応した全ビームラインのソフトウェア更新を実施した 2013 年度末現在 124 台の VME と 5 台のビームライン制御計算機 (1 台の待機用計算機を含む ) の安定な運用を実現している保守点検作業としては例年通り安定且つ継続的なビームラインの運転を維持するため各ビームライン制御及び挿入光源制御用機器のハードウェアメンテナンスを夏期年度末の長期点検調整期間中に実施したまた 2013 年度は VME SRAM ボードの内蔵電池の交換も実施した内蔵電池は SRAM ボードの記憶内容を停電時に保持するものであるが一定年限で寿命を迎え機能を失うため定期的な交換が必要なものである機能向上として 2012 年度に基本部分の整備を行った高速時分割制御システム用ゼロ番バケット信号を各ビームラインへ供給増設できるよう光ファイバーモジュール 10 台の追加整備を行ったまた小型汎用計測装置 Blanc8 を用いたタンパク質結晶構造解析ステーション制御系の改良を行い 3 軸並進 + 結晶軸制御を 3 ミリ秒の時間精度で同期可能なシステムを構築し BL32XU, BL41XU へ導入した -164-

験では Web ブラウザを用いた遠隔実験用ソフトウェアこれまで外付けのロックインアンプとオシロスコープによを開発する事を決定し 2011 年度には基本設計機能確る複雑な調整が必要だったロックインサンプリングによる認を完了した特に WebSocket と呼ばれる新しい技術をフィードバックモードの統合も改善点の一つである加導入することによって操作性の良い遠隔ユーザー環境をえて

8 験では Web ブラウザを用いた遠隔実験用ソフトウェアこれまで外付けのロックインアンプとオシロスコープによを開発する事を決定し 2011 年度には基本設計機能確る複雑な調整が必要だったロックインサンプリングによる認を完了した特に WebSocket と呼ばれる新しい技術をフィードバックモードの統合も改善点の一つである加導入することによって操作性の良い遠隔ユーザー環境をえて将来のより高度なフィードバックアルゴリズムの導提供するため遠隔実験用 WebSocket サーバを用いてい入やモノクロメータ以外のコンポーネントをフィードバるが 2013 年度はこのサーバに Secure Socket Layer ック対象として組込むことなどを想定して高速なプログ SSL による双方向認証を組み込み実験ユーザー以外ラマブルデバイスである FPGA を採用しフィードバックアの第三者がアクセスできない仕組みを備えることができルゴリズムの実装を行ったこの動作確認を行った新たに開発した MOSTAB はビームラインにおける評 SPring 8 側で実験課題番号を含んだ認証ファイルこれ価を行い良好な結果を得た現在長期的ドリフトに対すは SPring 8 以外では変更できないを作成しユーザーはる安定性の評価を継続して行っている今後高分解のビこの認証ファイルをブラウザに与えて遠隔実験用 Web サーム位置モニターなどのさらなる高度化によりナノ集光ーバにアクセスする Web サーバでは SPring 8 で作成ビームやコヒーレントビームへの対応が期待できるされた正しい認証ファイルであることを確認した上で課題番号を抽出し課題番号から課題情報データベースを利実験データリポジトリ用して実験者がアクセスすべきビームラインを特定する 2011 年度より開発を進めてきた実験データリポジトリこれによってユーザーが誤ったビームラインへアクセスすは 2013A 期にビームラインにおける運用評価を行いることが無くまたアクセス権の無い第三者が接続するこ 2013B 期から実運用のフェーズに入った実運用と並行ともないようにすることが可能となった 2014 年度にはしてデータ登録を容易にするためのデータ投入クライアン最終試験を経て実際に XAFS 遠隔実験を実施する予定でトのアプライアンス製作と登録データを閲覧するためのある Web アプリケーションの高度化改修を行った SPring 8 の統合認証基盤を利用したシングルサインオンの環境を構築しビームライン横断的な実験データの検索を可能とし MOSTAB 高度化実験ステーションにおけるビーム安定化装置た図 6 また実験データなどの大きなファイル MOnochromator STABilizer MOSTAB の高度化を行を所外に転送したいという要求を受けて実験データ配送った MOSTAB はモノクロメータに起因するビーム強機能を統合し SPring 8 の公式なデータ配送サービスと度または位置変動を xbpm からの信号を基にモノクロして整備を行ったメータのブラック反射角度にフィードバックをかけてビームの安定化を実現するもともとは 2003 年度にビーム強度の安定化技術として開発したものであったが後年位置検出器と組み合わせることでビーム位置安定化技術としても使用されている 2013 年度は安定化周波数領域のワイドレンジ化自動調整機構の導入及び安定した装置の確保を目的として高度化を行ったターゲットとする安定化周波数領域は長周期の温度ドリフトから真空装置や冷却水からのメカニカルな振動までの広い周波数範囲をカバーするために 0.01 Hz から 100 khz としたまたこれまでの複雑な調整手続きを大幅に見直し PID パラメータの自動調整機構の導入や LabVIEW による設定ツールを整備し利便性の向上を図った図 6 実験データリポジトリ操作画面の例 165

4 7 検出器開発 4 7 1 2 次元型 CdTe 検出器Ｘ線受光センサーと ASIC 読み出し集積回路を一体化し各ピクセルに独立したアナログデジタル混合回路系を搭載した検出器をピクセルアレイ検出器或いはピクセル検出器と総称する各種の形態のうちサブミクロンの CMOS プロセスで製作された ASIC とアレイ状に微細電極加工さ

9 4 7 検出器開発次元型 CdTe 検出器Ｘ線受光センサーと ASIC 読み出し集積回路を一体化し各ピクセルに独立したアナログデジタル混合回路系を搭載した検出器をピクセルアレイ検出器或いはピクセル検出器と総称する各種の形態のうちサブミクロンの CMOS プロセスで製作された ASIC とアレイ状に微細電極加工された半導体センサーを接合したハイブリッド型ピクセル検出器はセンサー及び回路をアプリケーションに最適化させて独立に開発するこができる利点があるこの技術は図 7 CdTe センサーに 2 4 個の ASIC を実装したオクタルチップ型検出器初号機高エネルギー X 線を利用する放射光医療分野で特に期待が高く SPring 8 ではＸ線受光センサーに CdTe を採用することで kev に渡る広いエネルギーレンジで高検から外部制御することができる 2014A 期よりビームライ出効率を有する ASIC には窓型コンパレータによりエネンでの評価を開始し 2014B 期からの実運用を目指すルギー弁別されたＸ線光子数をカウントする回路系を搭載し各ピクセルが独立したフォトンカウンティング型検出次元型 CdTe 検出器産業利用ビームラインの支援として 2012 年度 6 連器として動作する放射光実験用の 2 次元検出器開発を行っているシリコンセンサーを用いた PILATUS 検出器では検 MYTHEN 検出器を製作し BL19B2 及び BL46XU に於い出効率が 20 kev で約 30% 30 kev では約 10%であるのに対て時分割 X 線回折測定用検出器としてユーザー実験を開し本検出器では 30 kev 領域での検出効率をほぼ 100%に始した MYTHEN は Swiss Light Source で開発された 1 次向上させ更には 100 kev を超える高エネルギー領域でも元型のフォトンカウンティング型検出器で受光媒体にシ 50%以上の検出効率で行えるように高感度化するまたリコンセンサーが用いられている 6 連 MYTHEN 検出器 PILATUS 検出器の ASIC のコンパレータが X 線の下限値のみはその場金属組織分析の新しい手法として威力を発揮してを制限する回路であるのに対し本検出器の ASIC は下限といるが一方で検出効率の改善も求められており上限の両方を制限する回路に高機能化されており高エネ MYTHEN 用の CdTe センサーの開発を行っている 1 次元型センサーを開発する上で克服しなければならないルギー成分のバックグラウンドも除去できるようになる 2012 年度は各ピクセルのアナログ回路のオフセット電課題はセンサーと読み出し ASIC の各チャンネルを如何に圧の均一化グラウンド及び電源ラインの強化等の改良を接合するかにあるシリコンセンサーの場合はワイヤー行ったSP8 02B 型 ASIC ピクセルサイズ200 μm 200 μm ボンディングにより直接結線することができるが CdTe はピクセル数を製作し等価雑音電化が 360 電子かもろく割れやすいためにこの方法を用いることができなら 166 電子へと性能向上するなどの回路レベルでの評価をい本開発では CdTe センサーと読み出し ASIC の間にイン完了した 2013 年度は受光面積 4 mm 10 mm の小型ターポーザを挟みセンサーとインターポーザを In/Au ス CdTe センサーを SP8 02B 型 ASIC に接合した評価用検出器ダッドボンディングで接合した後インターポーザと ASIC を製作しビームラインでの性能試験を行ったフィルタとのワイヤーボンディングで結線する方法で製作しているーにより強度を変化させて行ったダイレクトビーム照射試 2012 年度までに 100 μm ピッチ 64 ストリップ形状の験では上限値 cps/pixel までの広い強度範囲で良小型センサーを実装した評価機により 30 kev に於いて好な線形性が得られたまた上記の最大許容強度条件でシリコンセンサーとの比較で 10 倍効率が増すことが示繰り返し露光を 1 時間行った時間安定性試験ではビームされた 2013 年度は 50 μ m ピッチ 638 ストリップ形強度モニターイオンチェンバーの値との差が 3%以内状の大型センサーを 2 素子並べて 1 枚のインターポーザに保たれていることが示されたに実装した実機を製作した読み出しボードとの接合部は評価用検出器での上記の成果を受け次のステップとしシリコンセンサーに準拠して設計されており特別な改良て SP8 02B 型 ASIC による実機となる大面積型検出器開発へなく検出器に組み立てることができる BL19B2 に新設さと進んだ SP8 02B 型 ASIC は 3 面バッタブルの形状によりれる多目的回折計は当初はシリコンセンサーによる標準 1 枚のセンサーに隙間なく並べられるように設計されてい型 MYTHEN での運用を開始する計画だが最終的にはる 2013年度は8 mm 40 mmのcdteセンサーに2 4 個の CdTe センサーに置き換えて効率化を図る計画である ASIC を実装したオクタルチップ型検出器の初号機を製作した図 7 現状のデータ収集系には NI 社製の汎用 FPGA ボードを用いており UDP 通信により SPEC 及び LabVIEW PC 166 制御情報部門田中良太郎

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