VITESS - VITESS

В Vвиртуальный яинструменты Тоол для ESS (VITESS) - это программный пакет с открытым исходным кодом для моделирования экспериментов по рассеянию нейтронов. Программное обеспечение поддерживается и разрабатывается Helmholtz-Zentrum Берлин für Materialien und Energie (HZB),[1] бывший Hahn-Meitner-Institur HMI, доступный для Windows, Linux и Macintosh на Домашняя страница VITESS. Он широко используется для моделирования существующих приборов для рассеяния нейтронов, а также для разработки новых приборов.[2][3][4][5][6]

VITESS был инициирован Ф. Мезеем в 1998 году, за ним последовал первый выпуск VITESS в 1999 году и версия 2 в 2001 году.[7] Текущая версия 3, включая X3D Интерфейс визуализации был выпущен в ноябре 2012 года.

Хотя изначально он был разработан для помощи в разработке приборов для рассеяния нейтронов для Европейский источник скола (ESS)[8] Как следует из названия, VITESS служит универсальным инструментом моделирования для большого количества приборов для рассеяния нейтронов на всех основных импульсных или непрерывных источниках нейтронов. Он включает в себя все установленное аппаратное обеспечение, такое как нейтронная оптика (например, направляющие, апертуры, линзы), селекторы длины волны (например, дисковые прерыватели, переключатели скорости) и растущее разнообразие образцов, что позволяет проводить виртуальные эксперименты, включая сложные установки, такие как поляризованные нейтроны в магнитных полях. .

Параметры, определяющие компоненты прибора, могут быть заданы с помощью графического пользовательского интерфейса, что делает VITESS сравнительно простым в использовании и быстрым для изучения новыми пользователями, в то время как опытные пользователи могут добавлять свои собственные модули. Достоверность моделирования VITESS проверяется путем сравнения с другими пакетами нейтронного моделирования и измерениями на установках для рассеяния нейтронов.[9][10]

Другие пакеты моделирования для приборов рассеяния нейтронов включают: Макстас, Рестракс, НИСП и ИДЕИ.

Принцип работы

Моделирование VITESS выполняется с помощью метода трассировки лучей Монте-Карло. Траектории нейтронов создаются в исходном модуле или загружаются из файла, созданного в предыдущем моделировании. Каждому нейтрону назначается скорость счета, которая изменяется при каждом взаимодействии с прибором, например, при отражении или прохождении через (супер) зеркальную пластину. Траектория отбрасывается, если нейтрон не попадает в следующий компонент или поглощается. Некоторые компоненты (например, среда образца) могут умножать траектории нейтронов, разделяя нейтроны на несколько возможных конечных состояний и присваивая соответствующую вероятность каждому из них, таким образом сохраняя общую интенсивность нейтронов либо постоянной, либо уменьшающейся в случае потери нейтронов.

Детали прибора представлены модулями, которые работают независимо в конструкции трубы во время моделирования. Нейтроны передаются от одного модуля к другому в пакетах по 10000 нейтронов, что означает, что для большинства симуляций, требующих большей статистики, все модули работают параллельно. Эта модульная структура позволяет разбить моделирование на несколько частей, например сохраните нейтроны в любой части прибора, чтобы подать их в качестве входных данных для последующей части в отдельном моделировании.

История версий

  • VITESS 1.0 (1999)
  • VITESS 2.0 (2001)
  • VITESS 2.10 (Октябрь 2011 г.) параллельные потоки сокращают время моделирования на многопроцессорных компьютерах, визуализацию траекторий в нейтроноводе, сжатие выходного сигнала, новые компоненты: эллиптическое зеркало, линзу, ограничитель луча
  • VITESS 2.11 (Декабрь 2011 г.) первая версия для Macintosh, новый универсальный двухмерный монитор, новый образец: визуализация
  • VITESS 3.0 (Ноябрь 2012 г.) визуализация приборов и траекторий нейтронов, новые компоненты: идеальный проводник, яркость и стандартные одномерные мониторы, источник FRM-2, обновленный холодный ESS и холодный / биспектральный источник HZB

Рекомендации

  1. ^ Домашняя страница HZB
  2. ^ Дж. Зигмонд, К. лейтенант, С. Маношин, Х. Н. Бордалло, Чемпион JDM, Дж. Петерс, Дж. М. Карпентер, Ф. Мезеи, Обзор моделирования сложных нейтронных систем с помощью VITESS, Ядерные приборы и методы в физике Раздел A: ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование, том 529, выпуски 1–3, 21 августа 2004 г., страницы 218-222, ISSN  0168-9002, 10.1016 / j.nima.2004.04.205.
  3. ^ Сергей Маношин, Александр Белушкин, Александр Иоффе, Набор поляризованных нейтронов VITESS: позволяет моделировать работу любого существующего прибора для рассеяния поляризованных нейтронов, Physica B: Condensed Matter, Volume 406, Issue 12, June 2011, Pages 2337–2341, ISSN  0921-4526, 10.1016 / j.physb.2010.11.080.
  4. ^ Амитеш Пол, Варианты разрешения по длине волны для времяпролетного рефлектометра с использованием кода моделирования VITESS, Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование, Том 646, Выпуск 1, 1 августа 2011 г., стр. 158–166, ISSN  0168-9002, 10.1016 / j.nima.2011.01.028.
  5. ^ Филип М. Бентли, Шейн Дж. Кеннеди, Кен Х. Андерсен, Дамиан Мартин Родригес, Дэвид Ф.Р. Милднер, Коррекция оптических аберраций в эллиптических нейтроноводах, Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование, Том 693, 21 ноября 2012 г., страницы 268-275, ISSN  0168-9002, 10.1016 / j.nima.2012.07.002.arXiv: 1201.4286
  6. ^ Л.Д. Куссен, Д. Некрасов, К. Зендлер, К. лейтенант, Многократные отражения в эллиптических нейтроноводных трубках, Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Раздел A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование, доступно онлайн 5 декабря 2012 г., ISSN  0168-9002, 10.1016 / j.nima.2012.11.183.
  7. ^ К. лейтенант и др., Моделирование и оптимизация нейтронных приборов с помощью программного комплекса VITESS, Proc. SPIE 5536, Достижения в вычислительных методах рентгеновской и нейтронной оптики, 134 (21 октября 2004 г.); DOI: 10.1117 / 12.562814
  8. ^ Домашняя страница ESS
  9. ^ П. А. Сигер и др., Сравнение кода Монте-Карло для модельного прибора., Neutron News 13 (4): 24-29, 2002.
  10. ^ U. Filges et al., Взаимное сравнение FOCUS с использованием McStas / VITESS / Restrax ", презентация на международном семинаре по применению расширенного моделирования MC, 2006 г.

внешняя ссылка