Программное обеспечение системы измерения положения пучка бустера NICA
В настоящей работе представлены результаты разработки программного обеспечения системы измерения положения и диагностики пучка бустера NICA и Web-интерфейса. Дано описание и алгоритм расчёта параметров, необходимых для диагностики, таких как структурные функции, величина, аналогичная среднеквадратичному эмиттансу, частота бетатронных колебаний и положение замкнутой орбиты ускорителя. Представлены основные принципы разработки приложений в распределённой системе Tango Controls, а также Web-приложений с использованием библиотеки EXT JS 6.2.0 с оболочкой Sencha Cmd. В работе приведены результаты тестирования программного обеспечения на устройствах-эмуляторах и его апробации во время первого сеанса Бустера NICA в декабре 2020 года.
Введение ……………………………………………………………………………………………………. 3
Постановка задачи ……………………………………………………………………………………… 5
Обзор литературы………………………………………………………………………………………. 6
Глава 1. Процессор положения адронного пучка Libera Hadron…………………… 8
Глава 2. Расчёт параметров ускорителя в точке инжекции ………………………….. 9
2.1. Математическая модель ускорителя в окрестности точки инжекции ….. 9
2.2. Расчёт фазовых координат центра тяжести пучка…………………………….. 11
2.3. Расчёт структурных функций ………………………………………………………….. 12
2.4. Расчёт положения замкнутой орбиты ………………………………………………. 14
Глава 3. Разработка приложения в системе Tango Controls………………………… 16
3.1. Распределённая система управления Tango Controls ………………………… 16
3.2. Создание класса устройства Tango Controls …………………………………….. 17
3.3. Реализация логики класса PhaseProfile …………………………………………….. 22
3.4. Конфигурация приложения……………………………………………………………… 23
3.5. Утилита Astor …………………………………………………………………………………. 25
3.6. Дополнительные возможности ………………………………………………………… 25
Глава 4. Разработка Web-клиентского приложения …………………………………… 26
4.1. Устройство Tango RestDS2 ……………………………………………………………… 26
4.2. Средства разработки Web-клиентского приложения ………………………… 27
4.3. Web-клиентское приложение…………………………………………………………… 28
Глава 5. Тестирование ……………………………………………………………………………… 30
5.1. Тестирование на эмуляторах …………………………………………………………… 30
5.2. Апробация ПО во время первого сеанса на Бустере NICA, набор
данных для последующего анализа………………………………………………………… 30
5.3. Обработка результатов сеанса …………………………………………………………. 31
Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 32
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 33
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 34
Объединённый институт ядерных исследований (ОИЯИ) — крупный
международный научный проект, учреждённый восемнадцатью странами-
участницами в 1956 году. Цель его создания – экспериментальные и
теоретические исследования в области ядерной физики, физики элементарных
частиц и физики конденсированного состояния. На базе ОИЯИ в 2013 году
было запущено строительство ускорительного комплекса NICA (Nuclotron
based Ion Collider fAcility). Проект NICA нацелен на воспроизведение и
изучение свойств ядерной материи в условиях, соответствующих ранним
стадиям развития Вселенной (кварк-глюонная плазма).
В 2020 году был введён в эксплуатацию новый бустерный синхротрон
тяжёлых ионов. Он служит первым ускоряющим кольцом комплекса NICA и
расположен внутри ускорителя Синхрофазотрон. Ярмо магнита
Синхрофазотрона исполняет роль биологической защиты от ускоряемого
пучка. Основными задачами Бустера являются накопление 2∙109 ионов золота
197
Au31+ и ускорение их до энергии 578 МэВ/н, которой достаточно для
последующей обдирки их до состояния 197Au79+.
Большие научные установки, такие как ускорительный комплекс NICA,
состоят из множества элементов оборудования различного типа и назначения.
Каждое устройство или комплекс устройств имеет свою систему управления.
Для слаженной работы всей системы необходимо корректное взаимодействие
её элементов. Не важно, как связаны все элементы между собой: напрямую
или через промежуточные звенья, главное, чтобы вся система работала как
единое целое. В этом состоит задача общей системы управления. На
ускорительных установках и, в частности, на NICA в качестве общей системы
управления используется распределённая система Tango Controls (TAco Next
Generation Objects).
Tango Controls является бесплатно и свободно распространяемым
программным обеспечением. Его концепция была разработана в Европейском
центре синхротронного излучения ESFR в Гренобле, Франция, около 20 лет
назад. На данный момент система имеет серьёзный набор инструментов и
компонентов.
Система управления NICA состоит из распределённых локальных Tango
систем, каждая из которых закреплена за определённой установкой, например,
Бустером, Нуклотроном, инжекционным комплексом, а также на каждом
канале. Для корректного взаимодействия всех систем, они связываются с
помощью специальных шлюзов. В настоящей работе рассматривается Tango
система на Бустере NICA.
Для минимизации потерь при инжекции и обеспечения высокого
качества ускоренного пучка необходимо оптимизировать параметры пучка,
поступающего на вход ускорителя. Для этого необходимо знать положение
замкнутой орбиты ускорителя и параметры траектории частиц на фазовых
плоскостях в точке инжекции. Эти параметры можно определить, используя
данные о положении центра тяжести пучка на первых оборотах его
циркуляции. Для измерения положения пучка на Бустере NICA используются
ёмкостные датчики положения пучка – пикап-электроды, сигналы которых
обрабатываются процессором положения адронного пучка Libera Hadron.
Данная работа посвящена созданию программного обеспечения системы
измерения положения пучка Бустера NICA, его диагностики и расчёта
необходимых параметров ускорителя в точке инжекции. Программное
обеспечение включает в себя Tango сервер и Web-клиент для взаимодействия
пользователя с системой управления.
В результате выполнения данной работы создано программное
обеспечение в системе Tango Controls производящее диагностику циркуляции
пучка в Бустере NICA на первых оборотах. Данное Tango устройство было
протестировано, отлажено и апробировано во время первого сеанса на Бустере
NICA.
Исходный код разработанного программного обеспечения в системе
Tango Controls доступен в GitLab по ссылке [20].
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.6 (92 отзыва)
4.7 (46 отзывов)
5 (145 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.7 (82 отзыва)
5 (154 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
5 (21 отзыв)
