Weiterentwicklung der Online-Datenanalyse sowie der Ladungs ...

Zur Ladungsmessung wurde die Funktion zur Auslese des aufaddierten Stroms ausgenutzt. Die-
se liefert allerdings den Strom als eine 56-Bit Hexadezimalzahl, ebenfalls kodiert als vorzeichen-
behafteter Integer. Die Umrechnung in Strom erhält man durch
I = I dez · 256 · 101, 6 × 10−6 A
2 28 . (4.3)
Die Multiplikation mit 256 ist nötig um die Zahl auf 64 Bit aufzuwerten, so dass die positiven
Zahlen 32-Bit besetzen und entsprechend auch die negativen. Durch diese künstliche Verschie-
bung der Bits ergibt sich allerdings das Problem, dass das letzte Byte unbestimmt ist. Hier kön-
nen Werte zwischen 00 und FF auftreten. Umgerechnet in Strom folgt daraus eine maximale
Unsicherheit von ∆I = 0, 096515 nA. Da am Spektrometer Ströme von einigen hundert nA bis
einige µA gemessen werden, erscheint diese Unsicherheit akzeptabel. Um nun die gesammel-
te Ladung zu erhalten, muss man aus den aufaddierten Strömen am Anfang der Messung und
am Ende der Messung die Differenz bilden und anschließend mit der Messdauer zwischen zwei
Stromwerten multiplizieren. Es ergibt sich die folgende Formel
Q = (IEnde − IStar t) · TEnde − TStar t
, (4.4)
NEnde − NStar t
wobei die Ströme, wie gezeigt, mit Gleichung (4.3) umgerechnet werden. Die Messdauer zwi-
schen zwei Stromwerten ergibt sich aus dem Verhältnis der Gesamtmessdauer T und der Anzahl
der internen Messzyklen N.
Der mittlere Strom einer Messung berechnet sich einfach aus
I M it tel = I Ende − I Star t
N Ende − N Star t
4.5 Messungenauigkeit bei der Ladungsmessung
(4.5)
Um sicher zu gehen, dass die Schwankungen bei der Stromauslese klein sind, wurden Messun-
gen über eine Stunde lang bei 1 µA und 100 µA vorgenommen. Hierbei ergab sich eine mittlere
Abweichung von 0,023 nA (0, 023�) bei 1 µA und 0,107 nA (0, 001�) bei 100 µA. Die bei-
den Messungen sind in Abb. 4.3 zu sehen. Um eine absolute Unsicherheit anzugeben wären
weitere Messungen unter Variation des Stroms nötig, da diese offensichtlich vom Strom ab-
hängt. Der Elektronenstrom am Beschleuniger variiert jedoch, wie schon erwähnt, zwischen
einigen hundert nA und einigen µA. Nimmt man die im letzten Abschnitt berechnete Unsicher-
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