Maticová optika je metoda popisu chování optických systémů. Je vhodná jak pro popis optiky světelných paprsků, tak i nabitých částic. V této práci se budu věnovat právě nabitým částicím. Při popisu chování v urychlovači částic je každá částice v daném bodě popsána vektorem. Magnetické soustavy jsou pak popsány transformačními maticemi, které transformují vektor vstupní částice na výstupní. Všechny výpočty probíhají relativně k tzv. \uv{nominální částici}. Dráha této částice je přímka v případě fokusujících a defokusujících systémů, ale pokud je svazek ohýbán dipólem, musíme si ověřit její dráhu jiným způsobem. Cílem této práce je implementovat program, který v reálném čase provádí výpočty maticové optiky podle toho, jak uživatel mění vstupní parametry optických prvků. Software bude mít grafické rozhraní a bude vykreslovat dráhy částic společně s prvky, které jejich dráhy ovlivňují.
Anotace v angličtině
Matrix optics is an approach to describe behavior of optical systems. It is suitable for both optics of light rays as well as charged particles. In my thesis, I will focus on the latter. In case of particle accelerator, every particle at given position is described by a vector. Magnetic systems are described by a matrix which transforms incoming particle vector to an outcoming one. All computations are relative to the so called ''nominal particle''. Its track is simple straight line in case of focusing and defocusing systems, but when the beam is bent by a dipole, we have to make sure it goes as expected in other ways than the matrix optics. The goal of this thesis is to implement a computer program which performs matrix optics computations in realtime as parameters of optical elements are changed by the user. The software will have a graphical interface and will draw particle tracks together with the beamline elements.
Klíčová slova
Urychlovač částic, maticová optika, CERN, LHC
Klíčová slova v angličtině
Particle accelerator, matrix optics, CERN, LHC
Rozsah průvodní práce
35 s. (5291 slov, 25980 znaků)
Jazyk
AN
Anotace
Maticová optika je metoda popisu chování optických systémů. Je vhodná jak pro popis optiky světelných paprsků, tak i nabitých částic. V této práci se budu věnovat právě nabitým částicím. Při popisu chování v urychlovači částic je každá částice v daném bodě popsána vektorem. Magnetické soustavy jsou pak popsány transformačními maticemi, které transformují vektor vstupní částice na výstupní. Všechny výpočty probíhají relativně k tzv. \uv{nominální částici}. Dráha této částice je přímka v případě fokusujících a defokusujících systémů, ale pokud je svazek ohýbán dipólem, musíme si ověřit její dráhu jiným způsobem. Cílem této práce je implementovat program, který v reálném čase provádí výpočty maticové optiky podle toho, jak uživatel mění vstupní parametry optických prvků. Software bude mít grafické rozhraní a bude vykreslovat dráhy částic společně s prvky, které jejich dráhy ovlivňují.
Anotace v angličtině
Matrix optics is an approach to describe behavior of optical systems. It is suitable for both optics of light rays as well as charged particles. In my thesis, I will focus on the latter. In case of particle accelerator, every particle at given position is described by a vector. Magnetic systems are described by a matrix which transforms incoming particle vector to an outcoming one. All computations are relative to the so called ''nominal particle''. Its track is simple straight line in case of focusing and defocusing systems, but when the beam is bent by a dipole, we have to make sure it goes as expected in other ways than the matrix optics. The goal of this thesis is to implement a computer program which performs matrix optics computations in realtime as parameters of optical elements are changed by the user. The software will have a graphical interface and will draw particle tracks together with the beamline elements.
Klíčová slova
Urychlovač částic, maticová optika, CERN, LHC
Klíčová slova v angličtině
Particle accelerator, matrix optics, CERN, LHC
Zásady pro vypracování
Obsah:
- student/ka nastuduje základy pohybu částic v magnetickém poli urychlovače v rámci tzv. maticové optiky
- pokusí se sestavit algoritmus a software pohybu nebo použije, po pochopení principů funkčnosti, software již existující
podmínka: softwarové řešení bude funkční v rámci prostředí Athena experimentu ATLAS
- grafické uživatelské rozhraní (GUI) bude (opět v rámci ATLAS Athena) zobrazovat dráhy
částice/částic či obálky svazku v reálném čase v závislosti na polohách magnetů a jejich parametrech
Cíl práce:
- udělat první krok v realizaci softwaru, jehož výsledkem bude řešení pro úplnou soustava magnetů (diplomová práce)
- jako minimum pro úspěšné splnění práce je považována separátní vizualizace účinků dipólu a kvadrupólu
Vstupní informace:
- pozice a parametry magnetů
- parametry svazku v interakčním bodě
- údaje z BPMs (Beam Position Monitors)
Contents:
- student will learn basics of a particle motion in an accelerator magnetic field within the matrix optics approximation
- she/he will try to build an algorithm/software describing/simulating a particle movement or she/he will use (after
understanding the principles of its functionality) an already existing software
condition: the software solution will work within the Athena ATLAS framework
- a graphical user interface (GUI) will then visualize (again within the ATLAS Athena framework and in real time, i.e. depending on the positions of magnets
and their parameters) tracks of particle/particles or a beam envelope
Objective:
- to take the first steps to implement the software that the final goal is a solution for the full system of a magnet lattice
- as the minimum for a succesfull completition of the thesis is considered a separate visualization of effects of a dipole and a quadrupole
Entry information:
- positions and parameters of magnets
- beam parameters in the interaction point
- data from BPMs (Beam Position Monitors)
Zásady pro vypracování
Obsah:
- student/ka nastuduje základy pohybu částic v magnetickém poli urychlovače v rámci tzv. maticové optiky
- pokusí se sestavit algoritmus a software pohybu nebo použije, po pochopení principů funkčnosti, software již existující
podmínka: softwarové řešení bude funkční v rámci prostředí Athena experimentu ATLAS
- grafické uživatelské rozhraní (GUI) bude (opět v rámci ATLAS Athena) zobrazovat dráhy
částice/částic či obálky svazku v reálném čase v závislosti na polohách magnetů a jejich parametrech
Cíl práce:
- udělat první krok v realizaci softwaru, jehož výsledkem bude řešení pro úplnou soustava magnetů (diplomová práce)
- jako minimum pro úspěšné splnění práce je považována separátní vizualizace účinků dipólu a kvadrupólu
Vstupní informace:
- pozice a parametry magnetů
- parametry svazku v interakčním bodě
- údaje z BPMs (Beam Position Monitors)
Contents:
- student will learn basics of a particle motion in an accelerator magnetic field within the matrix optics approximation
- she/he will try to build an algorithm/software describing/simulating a particle movement or she/he will use (after
understanding the principles of its functionality) an already existing software
condition: the software solution will work within the Athena ATLAS framework
- a graphical user interface (GUI) will then visualize (again within the ATLAS Athena framework and in real time, i.e. depending on the positions of magnets
and their parameters) tracks of particle/particles or a beam envelope
Objective:
- to take the first steps to implement the software that the final goal is a solution for the full system of a magnet lattice
- as the minimum for a succesfull completition of the thesis is considered a separate visualization of effects of a dipole and a quadrupole
Entry information:
- positions and parameters of magnets
- beam parameters in the interaction point
- data from BPMs (Beam Position Monitors)
Seznam doporučené literatury
Klaus Wille, The Physics of Particle Accelerators, ISBN 0 19 8505449
Athena, https://twiki.cern.ch/twiki/bin/viewauth/Atlas/AthenaFramework
Root, http://root.cern.ch/drupal/content/users-guide
FPTrack, http://ppewww.physics.gla.ac.uk/
bussey/FPTRACK/
Hector, http://arxiv.org/pdf/0707.1198.pdf
Seznam doporučené literatury
Klaus Wille, The Physics of Particle Accelerators, ISBN 0 19 8505449
Athena, https://twiki.cern.ch/twiki/bin/viewauth/Atlas/AthenaFramework
Root, http://root.cern.ch/drupal/content/users-guide
FPTrack, http://ppewww.physics.gla.ac.uk/
bussey/FPTRACK/
Hector, http://arxiv.org/pdf/0707.1198.pdf
Přílohy volně vložené
1 CD ROM
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
1. Prezentace výsledků bakalářské práce.
2. Posudky vedoucího práce a oponenta.
3. Diskuze:
- Porovnejte Váš přístup se systémem MAD-X.
- Jaké jsou možnosti vylepšení vašeho software?
- Jak jsou dynamizovány proměnné?
- Existuje vazba Vašich výsledků na experiment?