Laserstrahl mit Hilfe der Blenden eingestellt, dann mit Scrapern vermessen


Laser bei 1VO bei -1 mittig 
2VO bei -2 mittig (eher Richtung -1)
1HA bei -7/-8 mittig
2HA bei -5 mittig 

also Laser muss horizontal nur verkippt werden und vertikal nach oben verschoben werden

Laser auf Ionen nachjustiert

Laser bei 1VO bei 3 mittig
2VO bei 2 mittig 
1HA bei 0 mittig
2HA bei 0 mittig  

Shutter auf (TDC Kanal 12 / Go4 Kanal TrS11_Shutter auf)
Shutter zu (TDC Kanal 13 / Go4 Kanal TrS12_Shutter zu)

funktionieren einwandfrei in Go4 und koennen entweder ueber das Thorlabs Programm "SC10" am Windows Rechner im ESR Laserlabor oder direkt am Shutter Controller (unter Lasertisch) auf und zu gemacht werden.

Wenn die Connection mit dem Thorlabsprogramm abreissen sollte --> Kabel hinter dem Shutter Controller (unter Lasertisch) checken

Neu verbinden im Thorlabs Programm mit COM Port 9 
Baudrate muss 9600 sein!

Es folgt eine Anleitung, wie die Wellenlänge des Lasersystems mit der PulsedLaserGUI gesteuert werden kann.

Vorbereitungen:
Schritt 1: WICHTIG! Im Tab "ASE Filter" muss vor einer Wellenlängenänderung immer der Auto Scan aktiviert sein! Hier wird auch die aktuelle Wellenlänge angezeigt.
Schritt 2: Im Tab "UV Opt." den Red Pitaya verbinden. Nur so können die Signale "Laser Busy" und "Next Laserstep" an die DAQ gesendet werden. Am besten auch den BBO und LBO Autoscan aktivieren, damit die UV-Leistung direkt automatisch optimiert wird.
Schritt 3: Im Tab "DFB" den DFB verbinden. Hier befinden sich alle nötigen Schalter, um die Wellenlänge zu stabilisieren oder zu verstimmen.


Zusammenfassung des Scanvorgangs:

Manuell:
- "Auto?" und "Activate Auto Signals" Checkboxes DEAKTIVIEREN
- Einstellen der gewünschten Laserschrittgröße, die später gemacht werden soll
- Stabilisierung auf die erste gewünschte Wellenlänge
- Wenn Wellenlänge geändert werden soll:
     - "Laser Busy"-Signal senden
     - (+ oder -) Delta Lambda klicken
     - Warten, bis sich Wellenlänge eingependelt hat (gibt auch eine Textnachricht) und die UV-Leistung wieder auf einem Maximum ist
     - "Next Laserstep"-Signal senden
- Wenn die Wellenlänge STARK geändert werden soll (z. B. wieder auf den Startwert zurück nach vielen Scans):
     - "Laser Busy"-Signal senden
     - (+ oder -) Delta Lambda oft klicken, aber dem Laser immer kurz Zeit geben auf die Änderung zu reagieren
     - "Next Laserstep"-Signal senden, wenn Laser auf der finalen Wellenlänge stabil steht

Etwas automatisierter:
- "Auto?" Checkbox DEAKTIVIEREN und "Activate Auto Signals" Checkboxes AKTIVIEREN
- Einstellen der gewünschten Laserschrittgröße, die später gemacht werden soll
- Stabilisierung auf die erste gewünschte Wellenlänge
- Wenn Wellenlänge geändert werden soll:
     - (+ oder -) Delta Lambda klicken
     - Signale werden automatisch gesendet
- Wenn die Wellenlänge STARK geändert werden soll (z. B. wieder auf den Startwert zurück nach vielen Scans):
     - "Activate Auto Signals" DEAKTIVIEREN
     - "Laser Busy"-Signal senden
     - (+ oder -) Delta Lambda oft klicken, aber dem Laser immer kurz Zeit geben auf die Änderung zu reagieren
     - "Next Laserstep"-Signal senden, wenn Laser auf der finalen Wellenlänge stabil steht (Textnachricht "Wellenlänge eingependelt" ist erschienen)
     - "Activate Auto Signals" AKTIVIEREN

Komplette automatisierung mit Laserschritten:
- Einstellen der gewünschten Laserschrittgröße, die später gemacht werden soll
- Stabilisierung auf die erste gewünschte Wellenlänge
- "Auto?" und "Activate Auto Signals" Checkboxes AKTIVIEREN
- Überlegen und Auswählen, wie viele Schritte mit welcher Dauer gemacht werden sollen
- "Next Laserstep"-Signal senden, dadurch beginnt der Scanprozess. Die aktuelle Wellenlänge wird dann für die ausgewählte Zeitdauer gehalten, dann geht es zur nächsten Wellenlänge.
- Nach Durchführen aller Schritte deaktiviert sich die "Auto?"-Checkbox und die letzte Wellenlänge wird gehalten. Es wird KEIN "Laser Busy"-Signal geworfen, da sich nichts ändert.
- Falls die Automatisierung vorher unterbrochen werden soll, einfach die "Auto?"-Checkbox deaktivieren. Dann hört die Automatisierung nach dem aktuellen Laserschritt einfach auf.
- Wenn die Wellenlänge STARK geändert werden soll (z. B. wieder auf den Startwert zurück nach vielen Scans):
     - "Activate Auto Signals" DEAKTIVIEREN
     - "Laser Busy"-Signal senden
     - (+ oder -) Delta Lambda oft klicken, aber dem Laser immer kurz Zeit geben auf die Änderung zu reagieren
     - "Next Laserstep"-Signal senden, wenn Laser auf der finalen Wellenlänge stabil steht (Textnachricht "Wellenlänge eingependelt" ist erschienen)
     - "Activate Auto Signals" AKTIVIEREN




Grobe Logik der GUI:

Wavelength Stabilisation:
Hier kann eine IR-Wellenlänge eingegeben werden, auf die über den Injektionsstrom stabilisiert wird. Nach Eingabe eines Wertes und Drücken des "Start"-Knopfes wird erst ein Schritt in der Diodentemperatur gemacht, und nach 1 Sekunde Pause über den Strom geregelt. Dies sorgt dafür, dass der Strom immer im Bereich von ca. 125 mA regelt.
Es sollte darauf geachtet werden, dass die eingestellte Wellenlänge nicht so weit von der aktuellen Wellenlänge entfernt liegt (grober Wert: maximal 0.1 nm), damit die ASE-Filter hinterher kommen.
Während der Stabilisierung kann der Wert nur noch durch die "+/- Delta Lambda"-Knöpfe geändert werden. Diese addieren/subtrahieren den links stehenden Offset auf die Zielwellenlänge drauf, woraufhin direkt auf diesen neuen Wert stabilisiert wird.
Die drei Knöpfe unterhalb der Zielwellenlänge sind die PID-Parameter und müssen vermutlich nicht geändert werden.

Automated Laser Steps:
Das hier wird benötigt, falls eine bestimmte Anzahl an Schritten hintereinander mit festem Zeitabstand erfolgen soll.
Dazu muss die Stabilisierung bereits laufen. Über die Pfeile können die Schrittanzahl und die Zeit pro Laserschritt in Sekunden gewählt werden. Die Zeit pro Schritt startet, nachdem sich die neue Wellenlänge des Laserschritts eingependelt hat und das "Next Laserstep"-Signal gesendet wurde.
Dann muss die "Auto?"-Checkbox aktiviert werden; das Klicken auf "+ Delta Lambda" startet die Automation.

Counters:
Der Laser Step Counter zählt die Anzahl der gemachten Laserschritte mit und kann über den Reset Knopf auf Null zurückgesetzt werden.
Bei manuellen Laserschritten zählt er einfach ständig mit; bei automatisierten Laserschritten resettet sich der Counter automatisch nach Erreichen des letzten Schrittes.

Signals:
Mit den Knöpfen "Laser Busy" und "Next Laserstep" kann jederzeit manuell das entsprechende Signal an die DAQ gesendet werden. Mit "Laser Busy" wird der DAQ mitgeteilt, dass sich ab jetzt was am Laser ändern wird und die folgenden Daten verworfen werden sollen. "Next Laserstep" teilt der DAQ mit, dass der Laser wieder bereit ist und die Daten für die Statistik zählen.
Standardmäßig ist die Checkbox "Activate Auto Signals" aktiviert. Dadurch wird bei einer Änderung der Wellenlänge (entweder manuell durch die Delta Lambda Knöpfe oder bei den automatischen Laserschritten) immer zuerst das "Laser Busy" Signal gesendet, dann der Laserschritt ausgeführt, und wenn die Laserwellenlänge sich eingependelt hat das "Next Laserstep" Signal gesendet.

Der UV Monitor steht in der Reflexion des PBSC auf dem Lasertisch im Laserlabor. 

P_Transmission = (1-(0.9364 * cos^2(0.0349* (theta - 33.014)) + 0.06043)) *P_Reflex

theta ist der Winkel der lambda/2 Platte
Es muss jedoch noch eine min. 3 % zusätzliche Unsicherheit durch manuelle Einstellung ddes Winkels ect. angenommen werden (für die reine cos^2 Funktion; ohne R_reflex und 1-)

Anmerkung: Aufpassen bei bestimmen der Werte: der cos^2 Fit wurde im Rad  Modus gemacht!

Python variables and names in DAQ
Because the Name of variables in DAQ doesnt match the the real variables, here is List of the channels and what value is in this channel

UTC : Time in seconds (UTC time in seconds)
TIMERMS : Time in 100ms (UTC time, only digits after decimalpoint)
VOLTECOOL : E-Cooler scaled Voltage / Volt (value / -1.e+4)
COBRASETWL : Laser Frequency / MHz (Thz Output of WLM / 1e08)
ATOSWL : Gentec1 "COM5" Southwest / pW (W of Gentec / 1e12)
ATOSINTENSITY : Gentec2 "COM6" Northwest / pW (W of Gentec / 1e12)
ATOSNUMIFM : not used (not used, only 1 digit)
STATFLUKE : not used (not used, only 1 digit)
STATATOS : not used (not used, only 1 digit)
COBMOTHI : E-Cooler raw Voltage / V (value / -1.e+8)
COBMOTLO : not used
COBNUMLOOP : not used
COBSTAT : not used
ATOSCNTR : not used
COBFROMWL : not used
COBTOWL : not used
COBINCREM : not used
COBSTEPNR : not used
HEINZREGVOLT : not used
STATAGILENT : not used

10 MHz Referenz Clock von BUTIS mit AFG als externl clock verbunden.
Wird benötigt das die Bunch Kavität (DDS System) in Phase mit AFG (Laserreprate) ist.

Hier sind noch ein paar Bilder vom Ionenstrahl , wie er gestern Abend war.

• 10:50 I am trying to identify the issue.
  
• 14:00 I increased the current limit Iset to 500 uA and the PMT was working OK by an applied voltage of -2500 V. After few minutes the HV power supply showed again an alarm. Afterwards the HV power supply CH0 is not giving any voltage anymore :-/
  
• 14:15 We Danyal and me, tried to get the PMT working using an alternative power supply. By a voltage of -2500 V the PMT does not show any signal.
  
• 16:50 I tested the HV power supply (CH0). It is working again.
  

The readout of the HV divider runs on a RaspberryPi inside the HV-cave of the electron cooler.
Starting from 2025-02-27 09:42, the divider ratio was changed from 248517 to 248515. Usually, the
readout should run continuously. If not, the following procedure must be applied:

1. Connect to the Rasperry:
  ssh esr_cooler@140.181.95.195 (ask Konstantin for pwd)
2. Display logging screen:
  screen -R signals (Typically you can use arrow up)
3. Stop logging, if it is running:
  Option 1: Type "stop" and press enter.
  Option 2: control + C
4. Restart logging:
  "python main.py -i 0.1 -f loss_current -d 3 5"
5. Detach screen:
  control + a + d
6. Disconnect from Raspberry

Gestern Abend haben wir die Signal Laufzeiten im gemessen:

PMT Mitte: 1213 ns (bis zur Messhütte ohne DAQ sind es 1025 ns) 
PMT Nord: 1212 ns
PD Nord: 1171 ns (ohne DAQ sind es 1172 ns) 

Weil PD Nord zu kurz war und wir es mit einem Gate&Delay nur um >40 ns Sekunden verschieben konnten, was gerade nicht reichte,
wurde entschieden dann PD Nord ein kleines delay zu geben, damit es 1240 ns sind. 
(Es gab kein passendes Kabel um anzupassen) 

Danach haben wir alle andere Laufzeiten mit Gate&Delay daran angepasst.  
PD Nord: 1240 ns 
PD Süd: 1240 ns  
PMT Nord: 1240 ns (offset war 27 ns, extra delay ist 165,88 ns) 
PMT Mitte: 1240 ns (offset war 28 ns, extra delay ist 166,2 ns)   
XUV Anode: 1008 +/- 1 ns (nur bis zu CFD in Messhütte)  Delay muss noch angepasst werden! 

Date: 26.02.2025 @  18:35

E-cooler:  HV = 157366 +/- 1 V  (HV divider value)
E-cooler current = 200 mA (scale:  1V --> 10 mA) 

Schottky f_rev = 1.782012 +/- 1 MHz (measured value) 
f_b = 1.782013 MHz (set value) 

orbit length in ESR = 108.5 m (based on experience, injection is further out, not central) 

y = 1.30796 
ß = 0.64456 


We have 1 ion bunch in the ESR

Today, 25 FEB 2025 at 9:00 AM, our experiment was reviewed carefully by the safety committee. 
The experiment was accepted without problems. 
All was fine, only minor comments were made and only a few short-notice actions were required. 

The procedure has become much more complicated and lengthy over time, though. 
(Something to keep in mind.)

Many thanks to the whole team !!

Hochspannung Maßstabsfaktoren

-140 kV >>> 248514
-160 kV >>> 248515

According to Paul Indelicato

transition 3P1 -> 3P0  in 78Kr32+ : 

A	2.48E+08	1/s   "transition rate" 
t	4.03E-09	s     "lifetime 3P1" 
dv	3.95E+07	Hz    "natural line width" 
dE	1.63E-07	eV    "width in eV" 

Now, if we assume a final dp/p (after electron cooling) of the ion beam of ~1E-5, 
this corresponds to a longitudinal temperature of ~16000 K (~1.4 eV). 
This implies a Doppler width of ~26 GHz (ION frame). 

This is broader than the width of the laser pulse in the ION frame (between 4.4 and 23.4 GHz). 

This, in turn, implies that we should "see" the transition if we make 0.0024 nm steps in the UV (LAB frame). 
The transition would then be something like 2-3 steps wide. 

If we use this stepsize, and scan from 257.175 nm to 257.675 nm (LAB frame), we need 207 steps. 

If one step takes 1 minute (using 1 ESR cycle and fixed laser wavelength per cycle), one scan takes ~3.5 hours ! 
I think that is too long. 

For this procedure, the ESR cycle (injection -> next injection) must be faster. 
Also the time for the laser to change the wavelength must be fast, but that should be OK. 
We should try to get to sth. like 1 hour per scan.