LaserWavelengthAndPowerStabilityChecker

Laser Wavelength & Power Stability Checker

instrumental Hyperpolarized Xenon RPH Xe-129 medical gases CSV→JSON URS & FS rule-based

Описание утилиты: Laser Wavelength & Power Stability Checker

Laser Wavelength & Power Stability Checker — Анализатор стабильности длины волны и мощности лазера

ℹ️  Утилита контролирует параметры лазеров для оптической накачки:
    • Точность длины волны (соответствие атомному переходу)
    • Стабильность мощности (отсутствие шума)
    • Термический дрейф

⚠️  КРИТИЧНО: Сдвиг длины волны всего на 0.1 нм резко снижает эффективность!
    Лазеры должны быть точно настроены на линию поглощения рубидия (D1).

Использование:
  LaserWavelengthAndPowerStabilityChecker.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  LaserWavelengthAndPowerStabilityChecker.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
BatchNumber,ProductName,Center_Wavelength_nm,Target_Wavelength_nm,Output_Power_W,Target_Power_W,Wavelength_Drift_nm,Power_Fluctuation_Percent,Max_Drift_nm,Max_Fluct_Percent

Пример:
  LASER-2026-001,Rb-D1 Array,794.72,794.70,100.5,100.0,0.05,1.2,0.1,2.0

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Контроль лазеров критичен для процесса SEOP (Spin-Exchange Optical Pumping):
• Поляризация ксенона происходит через передачу спина от оптически накачанного рубидия
• Лазер должен быть точно настроен на резонансную частоту перехода D1 рубидия (~794.7 нм)
• Любое отклонение длины волны (дрейф) приводит к экспоненциальному падению эффективности накачки
• Флуктуации мощности создают шум в уровне поляризации газа
• Перегрев диодов вызывает необратимую деградацию и сдвиг спектра

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Точность длины волны ≤0.1 нм от целевого пика
• Стабильность мощности ≤2% (RMS)
• Контроль температуры диодов (TEC) для предотвращения дрейфа
• Регулярная калибровка спектрометра

Ключевые особенности утилиты:
• Мониторинг соответствия длине волны атомному переходу
• Анализ стабильности выходной мощности во времени
• Выявление термического дрейфа и деградации диодов
• Поддержка многодиодных массивов (stacks)

Критические параметры:
• Wavelength Error: ≤0.1 nm
• Power Fluctuation: ≤2%
• Wavelength Drift: ≤0.1 nm

💡 Советы по использованию:
1. Используйте волоконные брэгговские решетки (FBG) для стабилизации длины волны
2. Контролируйте температуру корпуса лазера с точностью до 0.1°C
3. Проводите预热 (прогрев) лазеров минимум 30 минут перед началом поляризации
4. Следите за деградацией выходной мощности как индикатором старения диодов
5. Используйте обратную связь по мощности для компенсации старения

⚠️ Особенность: В отличие от обычных медицинских лазеров, здесь важна не мощность сама по себе, а ее спектральное совпадение с узкой линией поглощения атома. Ошибка в нанометрах делает всю установку бесполезной. Утилита обеспечивает этот прецизионный контроль.

input.csv

BatchNumber,ProductName,Center_Wavelength_nm,Target_Wavelength_nm,Output_Power_W,Target_Power_W,Wavelength_Drift_nm,Power_Fluctuation_Percent,Max_Drift_nm,Max_Fluct_Percent
LASER-2026-001,Rb-D1 Pumping Array,794.72,794.70,100.5,100.0,0.05,1.2,0.1,2.0
LASER-2026-002,High-Power Diode Stack,794.85,794.70,150.0,150.0,0.25,3.5,0.1,2.0
LASER-2026-003,Stabilized Laser Module,794.70,794.70,99.8,100.0,0.01,0.5,0.1,2.0

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты LaserWavelengthAndPowerStabilityChecker для объекта «Laser Wavelength & Power Stability Checker». Пределы из исходного описания являются стартовой конфигурацией и до продуктивного применения должны быть сверены с утверждённой спецификацией, протоколом исследования, инструкцией к оборудованию и локальными SOP.

Предметные ограничения и критические параметры

Wavelength Error: ≤0.1 nm
Power Fluctuation: ≤2%
Wavelength Drift: ≤0.1 nm

URS — пользовательские требования

ID	Требование	Критичность	Критерий приёмки
URS-001	Утилита должна принимать `input.csv` с точными заголовками из контракта данных.	High	Файл обрабатывается без ручного переименования колонок.
URS-002	Утилита должна выполнять детерминированную проверку для «Laser Wavelength & Power Stability Checker».	High	Для каждой строки формируется PASS / WARNING / FAIL.
URS-003	Обязательные поля, типы, диапазоны, единицы и согласованность данных должны проверяться до предметных правил.	High	Ошибки схемы отделены от несоответствий.
URS-004	Критические пределы из описания и утверждённой локальной конфигурации должны приводить к critical finding.	High	Нарушение критического правила приводит к FAIL.
URS-005	Результат должен формироваться в машинно-читаемом `output.json`.	High	JSON содержит исходные значения, проверки, предупреждения и отказы.
URS-006	Решение о соответствии не должно использовать машинное обучение.	Medium	Результат воспроизводим по явным правилам и входным данным.
URS-007	Должна сохраняться трассируемость серии, исходного файла, версии правил и итогового статуса.	High	QA/QC может воспроизвести решение.
URS-008	Утилита должна иметь ровно один основной портальный тег: `instrumental`.	Medium	Другие теги api / instrumental / medical_devices отсутствуют.
URS-009	Документация должна поддерживать IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA/CSV-проверку.	Medium	Контракт, тестовые сценарии и change-control правила доступны вместе с утилитой.

Контракт input.csv

#	Поле	Тип	Единица	Пример	Назначение
1	`BatchNumber`	string	as specified	`LASER-2026-001`	Идентификатор серии/партии для трассируемости.
2	`ProductName`	string	as specified	`Rb-D1 Pumping Array`	Наименование контролируемого продукта, газа, процедуры или оборудования.
3	`Center_Wavelength_nm`	decimal	nm	`794.72`	Контролируемое поле input.csv: Center Wavelength nm.
4	`Target_Wavelength_nm`	decimal	nm	`794.70`	Контролируемое поле input.csv: Target Wavelength nm.
5	`Output_Power_W`	decimal	W	`100.5`	Контролируемое поле input.csv: Output Power W.
6	`Target_Power_W`	decimal	W	`100.0`	Контролируемое поле input.csv: Target Power W.
7	`Wavelength_Drift_nm`	decimal	nm	`0.05`	Контролируемое поле input.csv: Wavelength Drift nm.
8	`Power_Fluctuation_Percent`	decimal	%	`1.2`	Контролируемое поле input.csv: Power Fluctuation Percent.
9	`Max_Drift_nm`	decimal	nm	`0.1`	Контролируемое поле input.csv: Max Drift nm.
10	`Max_Fluct_Percent`	decimal	%	`2.0`	Контролируемое поле input.csv: Max Fluct Percent.

BatchNumber,ProductName,Center_Wavelength_nm,Target_Wavelength_nm,Output_Power_W,Target_Power_W,Wavelength_Drift_nm,Power_Fluctuation_Percent,Max_Drift_nm,Max_Fluct_Percent
LASER-2026-001,Rb-D1 Pumping Array,794.72,794.70,100.5,100.0,0.05,1.2,0.1,2.0
LASER-2026-002,High-Power Diode Stack,794.85,794.70,150.0,150.0,0.25,3.5,0.1,2.0
LASER-2026-003,Stabilized Laser Module,794.70,794.70,99.8,100.0,0.01,0.5,0.1,2.0

FS — функциональная спецификация

ID	Функция	Реализация
FS-001	CLI execution	`LaserWavelengthAndPowerStabilityChecker.exe` поддерживает demo mode и режим `input.csv output.json`.
FS-002	CSV import	Чтение UTF-8 CSV, проверка заголовка, количества и порядка колонок.
FS-003	Schema validation	Проверка обязательности, пустых значений, типов и базовой правдоподобности.
FS-004	Domain rule engine	Применение явных правил для «Laser Wavelength & Power Stability Checker» и локально утверждённых пределов.
FS-005	Status aggregation	FAIL при critical finding; WARNING при некритическом отклонении; PASS при полном соответствии.
FS-006	JSON export	Запись исходных значений, применённых правил, статусов, warnings, failures и версии конфигурации.
FS-007	Audit support	Сохранение структуры результата для review, расследования, IQ/OQ и change control.
FS-008	Integration contract	LIMS/ELN/MES или приборный wrapper формирует CSV; утилита возвращает JSON.

Пример output.json

{
  "utilityId": "laser-wavelength-and-power-stability-checker",
  "primaryTag": "instrumental",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "checks": [
    {
      "parameter": "BatchNumber",
      "value": "LASER-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "ProductName",
      "value": "Rb-D1 Pumping Array",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Center_Wavelength_nm",
      "value": "794.72",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Target_Wavelength_nm",
      "value": "794.70",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Output_Power_W",
      "value": "100.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Target_Power_W",
      "value": "100.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Wavelength_Drift_nm",
      "value": "0.05",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Power_Fluctuation_Percent",
      "value": "1.2",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    }
  ],
  "warnings": [],
  "criticalFindings": []
}

OQ/PQ тестовые сценарии

ID	Сценарий	Ожидаемый результат
OQ-001	Валидная строка из примера	PASS или допустимый WARNING согласно локальным правилам.
OQ-002	Отсутствует обязательная колонка	Ошибка схемы; предметные проверки не маскируют ошибку.
OQ-003	Нечисловое значение в числовом поле	Ошибка преобразования типа.
OQ-004	Критический параметр за пределом	FAIL и critical finding.
OQ-005	Граничное значение	Результат соответствует явно заданному оператору ≤ / ≥ / < / >.
PQ-001	Реальные данные площадки	Согласованный QA/QC review с сохранением CSV, JSON, версии и контрольной суммы.

QA/QC и change control

Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла, версию правил и контрольные суммы.
Перед продуктивным использованием выполнить локальную проверку пределов и IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA.
Изменения, влияющие на безопасность пациента, дозиметрию, газовую смесь, поляризацию или оборудование, требуют документированного impact assessment.

Входит в пакеты

Rph Hyperpolarized Xenon Lifecycle QC Suite

29 утилит для полного жизненного цикла гиперполяризованного ксенона: изотопный состав и чистота газа, SEOP и поляризация, T1/хранение/транспорт, безопасное смешивание и подача, MRI/SPECT QC, дозиметрия, scavenging, recovery и recycling.

Открыть

RPH isotope family: xenon and gas tracers

Xe-127, Xe-129 и Xe-133 для ventilation, hyperpolarized imaging, gas QC и safety.

Открыть

RPH organ/system: лёгкие и вентиляция

Lung perfusion, MAA, V/Q, aerosol, xenon ventilation, shunt и pulmonary dosimetry.

Открыть

RPH use case: ксенон, вентиляция и медицинские газы

Xe-129, Xe-133, Xe-127, гиперполяризация, SEOP, T1, mixing, scavenging, transport, recovery и вентиляционная визуализация.

Открыть

RPH workflow: дозиметрия и планирование терапии

Activity planning, absorbed dose, organ dose, lung shunt, preplanning и therapy verification.

Открыть

RPH workflow: imaging QC и количественная интерпретация

Acquisition, uptake, clearance, perfusion, transit, ejection fraction, segmentation и quantitative imaging.

Открыть

RPH workflow: стабильность, хранение, распад и отходы

Kinetic stability, shelf life, decay correction, expiry, storage, trend и radioactive waste.

Открыть