Virtuelles Instrumentierungs-Tool für Neutronenstreuung an gepulsten und kontinuierlichen Quellen
Willkommen auf der Homepage des “VITESS”-Programms! VITESS (Virtual Instrumentation Tool for the European Spallation Source) ist ein Programm für Simulationen von Neutronenstreuinstrumenten an gepulsten und kontinuierlichen Quellen. Momentan ist es mit VITESS möglich, eine große Bandbreite an Instrumenten an allen wichtigen gegenwärtigen und zukünftigen Neutronenquellen zu simulieren, unter anderem an der sich aktuell in der Planungsphase befindlichen Europäischen Spallationsquelle (European Spallation Source, ESS). Die graphische Benutzeroberfläche von VITESS erlaubt einen einfachen Einstieg in das Programm und hilft Ihnen bei der Erstellung Ihres für die Simulation bestimmten Instruments. VITESS läuft derzeit unter allen gängigen Betriebssystemen (Windows, Linux und Apple Macintosh). Wählen Sie einfach rechts die passende Download-Datei und installieren Sie VITESS auf Ihrem Rechner. Die installierte Version enthält Beispielinstrumente, um die Hauptfunktionen des Programms zu demonstrieren. Diese Instrumente können ebenfalls als Vorlage für das Zusammenstellen Ihres eigenen Instruments genutzt werden. Sollten Sie Fragen zu dem Programm haben, egal ob technischer oder physikalischer Art, oder wollen Sie uns einfach Ihr Feedback geben, bitte schreiben Sie uns, dem VITESS-Entwicklungsteam, an die Adresse vitess@helmholtz-berlin.de, und wir werden versuchen, Ihnen schnell weiter zu helfen.
Das Konzept
Ein Neutronenstreuinstrument besteht in VITESS aus mehreren Modulen. Diese stellen einzelne Komponenten des Instruments, wie Neutronenleiter oder Detektoren, dar, oder werden für Funktionen wie Transformation des Koordinatensystems zwischen einzelnen Modulen („frame“), oder für Visualisierung und Auswertung von simulierten Daten benötigt („monitors“). Alle Module können auf der GUI ausgewählt und in das zu simulierende Instrument eingefügt werden. Diese Module arbeiten während einer Simulation simultan in einer Pipe-Struktur:
Jedes Modul verarbeitet die ankommenden Neutronendaten und schickt sie dann weiter an das nachfolgende Modul.
Das erste Modul muss entweder das Quellen-Modul sein, welches Neutronen liefert, oder aber es muss eine Datei mit Neutronentrajektorien einlesen, die üblicherweise in einer früheren Simulation des vorhergehenden Teils des Instruments, welches dann das Quellen-Modul enthält, erzeugt wurde.
Das letzte Modul kann so eingestellt werden, dass es eine Datei mit Neutronenereignissen erzeugt. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Neutronen für eine weitere Simulation gespeichert werden sollen, etwa für weitere Untersuchungen der Eigenschaften der Neutronenereignisse oder wenn es einen nachfolgenden Teil des Instruments gibt.
VITESS ist also modular aufgebaut, das heißt die einzelnen Module sind voneinander völlig unabhängige ausführbare Programmkomponenten (z.B. „source“, „guide“, „chopper“, „polarizer“, „sample“, „focussing monochromator/analyser“, usw). Jedes Modul verarbeitet die Neutronentrajektorien, die vom vorhergehenden Modul weitergereicht wurden, abhängig von den vom Benutzer eingestellten Parametern. Zum Beispiel ist die Verlustrate der Neutronen in einem Leiterelement eine Funktion der geometrischen Parameter des Leiters und der Beschichtung der Leiteroberfläche.
Die Neutronendaten bestehen aus einer gegebenen Menge der Neutronentrajektorien, jede von ihnen wird durch insgesamt 12 Parameter beschrieben:
time, lambda, probability weight, position (x, y, z), direction (cos(alpha), cos(beta), cos(gamma)), Spin (S_x, S_y, S_z)
Diese Parameter werden für jede Trajektorie vom Stream eingelesen oder für die Ausgabe in den Stream geschrieben. Wenn Sie diesen und einige weitere Grundsätze von VITESS beachten, dann ist es möglich, nicht nur die vorhandenen Module zu nutzen, sondern das Programm um eigene Module zu erweitern, die Sie nach Ihren individuellen Bedürfnissen ausrichten. Eine Anleitung zur Konzeption und Einbindung eigener Module in das VITESS Framework finden Sie hier.
Version History
Publications on VITESS (via Google Scholar)
Ansicht der VITESS GUI zusammen mit zwei in der simulation erzeugten Diagrammen.
Entwickler-Team
Wir laden jeden Nutzer herzlich ein, zum VITESS Programmpaket beizutragen und unser Entwicklungsteam zu unterstützen. Wenn Sie vorhaben, ein eigenes Modul zu entwickeln oder eins bereits geschrieben haben, dann treten Sie mit uns in Kontakt und schicken Sie uns Ihre Vorschläge und Ideen: vitess@helmholtz-berlin.de . Fertigen, gut kommentierten und sorgfältig getesteten Code werden wir dann in einer nachfolgenden Programmversion berücksichtigen. Wir bitten alle freiwilligen Entwickler lediglich darum, dass sie sich zumindest für eine gewisse Zeit für ihr Modul verantwortlich fühlen und auch einen Hilfetext für das Modul erstellen, nur so können wir für die Qualität und Verlässlichkeit der offiziellen Software-Versionen garantieren.
Ständiges Entwickler-Team: Michael Fromme, Andreas Houben, Klaus Lieutenant, Sergei Manoshin, Daniil Nekrassov, Carolin Zendler
Freiwillige Mitarbeiter: Mirko Boin, Leo Cussen, Jennifer Schulz
Für Support und Fragen jeglicher Art kontaktieren Sie bitte unser Team: vitess@helmholtz-berlin.de
VITESS wurde zum Teil vom SCANS Netzwerk (FP5) und durch das NMI3-MCNSI Netzwerk (FP6) als Teil der „Research Infrastructures Activities of the Research and Technology Development“ Programms der Europäischen Kommision unterstützt. Derzeit wird die Weiterentwicklung innerhalb des deutschen Beitrags (WP K7) zur ESS unterstützt.
