VITESS

La herramienta de instrumentación virtual para el ESS ( VITESS) es un paquete de software de código abierto para la simulación de experimentos de dispersión de neutrones . El software es mantenido y desarrollado por el Forschungszentrum Jülich (FZJ) ^[¹^] y está disponible para Windows, Linux y Macintosh en la página web de VITESS . Se utiliza ampliamente para la simulación de instrumentos de dispersión de neutrones existentes, así como para el desarrollo de nuevos instrumentos. ^[²^]^[³^]^[⁴^]^[⁵^]^[⁶^]

VITESS fue iniciado por F. Mezei en 1998, seguido de cerca por el primer lanzamiento de VITESS en 1999 y la versión 2 en 2001. ^{[ 7 ]} La mejor fuente de información sobre la versión actual y los lanzamientos planificados es la página web del software .

Aunque inicialmente se desarrolló para ayudar en el diseño de instrumentos de dispersión de neutrones para la Fuente Europea de Espalación (ESS) ^{[ 8 ]} , como su nombre indica, VITESS sirve como una herramienta de simulación genérica para una gran variedad de instrumentos de dispersión de neutrones en todas las principales fuentes de neutrones pulsadas o continuas. Incluye todo el hardware de instrumentación establecido, como la óptica de neutrones (por ejemplo, guías, aperturas, lentes), selectores de longitud de onda (por ejemplo, moduladores de disco, selectores de velocidad) y una creciente variedad de muestras, lo que permite realizar experimentos virtuales, incluyendo configuraciones sofisticadas como neutrones polarizados en campos magnéticos.

Los parámetros que especifican los componentes del instrumento se pueden introducir mediante una interfaz gráfica de usuario , lo que hace que VITESS sea relativamente fácil de usar y de aprender rápidamente para los nuevos usuarios, mientras que los usuarios avanzados pueden contribuir con sus propios módulos. La validez de las simulaciones de VITESS se comprueba comparándolas con otros paquetes de simulación de neutrones y con mediciones en instalaciones de dispersión de neutrones. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Otros paquetes de simulación para instrumentos de dispersión de neutrones incluyen McStas , Restrax, NISP e IDEAS.

Principio de funcionamiento

Las simulaciones de VITESS se realizan mediante un método de trazado de rayos Monte Carlo. Las trayectorias de neutrones se crean en un módulo fuente o se cargan desde un archivo creado en una simulación anterior. A cada neutrón se le asigna una tasa de conteo que se modifica en cada interacción con el instrumento, como la reflexión o la transmisión a través de una placa de (super)espejo. La trayectoria se descarta si el neutrón no alcanza el componente siguiente o es absorbido. Algunos componentes (por ejemplo, el entorno de la muestra) pueden multiplicar las trayectorias de neutrones dividiendo los neutrones en varios estados finales posibles y asignando la probabilidad adecuada a cada uno de ellos, manteniendo así la intensidad total de neutrones constante o disminuyéndola si se pierden neutrones.

Las partes del instrumento están representadas por módulos que funcionan de forma independiente en una estructura de tuberías durante la simulación. Los neutrones se transfieren de un módulo a otro en paquetes de aproximadamente 10 000 neutrones, lo que significa que, para la mayoría de las simulaciones que requieren mayor estadística, todos los módulos se ejecutan en paralelo. Esta estructura modular permite dividir la simulación en varias partes y, por ejemplo, guardar los neutrones de cualquier parte del instrumento para utilizarlos como entrada en la siguiente parte de una simulación independiente.

Historial de versiones

VITESS 1.0 (1999)
VITESS 2.0 (2001)
VITESS 2.10 (octubre de 2011): los hilos paralelos reducen el tiempo de simulación en ordenadores multiprocesador, visualización de trayectorias en la guía de neutrones, compresión de salida, nuevos componentes: espejo elíptico, lente, bloqueador de haz.
VITESS 2.11 (dic. 2011), primera versión para Macintosh, nuevo monitor genérico bidimensional, nueva muestra: procesamiento de imágenes.
VITESS 3.0 (noviembre de 2012): visualización de instrumentos y trayectorias de neutrones, nuevos componentes: guía ideal, monitores de brillo y genéricos unidimensionales, fuente FRM-2, fuente fría ESS actualizada y fuente fría/biespectral HZB.

Referencias

^ Centro de Investigación Jülich
^ G Zsigmond, K Lieutenant, S Manoshin, HN Bordallo, JDM Champion, J Peters, JM Carpenter, F Mezei, Un estudio de simulaciones de sistemas neutronólicos complejos por VITESS, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 529, Números 1–3, 21 de agosto de 2004, Páginas 218-222, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2004.04.205.
^ Sergey Manoshin, Alexander Belushkin, Alexander Ioffe, VITESS polarized neutron suite: permite la simulación del rendimiento de cualquier instrumento de dispersión de neutrones polarizados existente, Physica B: Condensed Matter, Volumen 406, Número 12, junio de 2011, Páginas 2337–2341, ISSN 0921-4526 , 10.1016/j.physb.2010.11.080.
^ Amitesh Paul, Opciones de resolución de longitud de onda para un reflectómetro de tiempo de vuelo utilizando el código de simulación VITESS, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 646, Número 1, 1 de agosto de 2011, Páginas 158-166, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2011.01.028.
^ Phillip M. Bentley, Shane J. Kennedy, Ken H. Andersen, Damián Martin Rodríguez, David FR Mildner, Corrección de aberraciones ópticas en guías de neutrones elípticas, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 693, 21 de noviembre de 2012, Páginas 268-275, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2012.07.002. arXiv:1201.4286
^ LD Cussen, D. Nekrassov, C. Zendler, K. Lieutenant, Reflexiones múltiples en tubos guía de neutrones elípticos, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Disponible en línea el 5 de diciembre de 2012, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2012.11.183.
^ K. Lieutenant et al., Simulación y optimización de instrumentos de neutrones mediante el paquete de software VITESS , Proc. SPIE 5536, Advances in Computational Methods for X-Ray and Neutron Optics, 134 (21 de octubre de 2004); doi:10.1117/12.562814
^ "Página principal de ESS" . Archivado del original el 14 de octubre de 2012. Consultado el 22 de octubre de 2012 .
^ PA Seeger et al., Comparación de códigos Monte Carlo para un instrumento modelo. , Neutron News 13(4):24-29, 2002
^ U. Filges et al., Intercomparación FOCUS usando McStas/VITESS/Restrax , Presentación en el Taller Internacional sobre Aplicaciones de Simulaciones MC Avanzadas, 2006

Enlaces externos

Página web oficial de VITESS

[1] Centro de Investigación Jülich

[2] G Zsigmond, K Lieutenant, S Manoshin, HN Bordallo, JDM Champion, J Peters, JM Carpenter, F Mezei, Un estudio de simulaciones de sistemas neutronólicos complejos por VITESS, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 529, Números 1–3, 21 de agosto de 2004, Páginas 218-222, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2004.04.205.

[3] Sergey Manoshin, Alexander Belushkin, Alexander Ioffe, VITESS polarized neutron suite: permite la simulación del rendimiento de cualquier instrumento de dispersión de neutrones polarizados existente, Physica B: Condensed Matter, Volumen 406, Número 12, junio de 2011, Páginas 2337–2341, ISSN 0921-4526 , 10.1016/j.physb.2010.11.080.

[4] Amitesh Paul, Opciones de resolución de longitud de onda para un reflectómetro de tiempo de vuelo utilizando el código de simulación VITESS, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 646, Número 1, 1 de agosto de 2011, Páginas 158-166, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2011.01.028.

[5] Phillip M. Bentley, Shane J. Kennedy, Ken H. Andersen, Damián Martin Rodríguez, David FR Mildner, Corrección de aberraciones ópticas en guías de neutrones elípticas, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volumen 693, 21 de noviembre de 2012, Páginas 268-275, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2012.07.002. arXiv:1201.4286

[6] LD Cussen, D. Nekrassov, C. Zendler, K. Lieutenant, Reflexiones múltiples en tubos guía de neutrones elípticos, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Disponible en línea el 5 de diciembre de 2012, ISSN 0168-9002 , 10.1016/j.nima.2012.11.183.

[7] K. Lieutenant et al., Simulación y optimización de instrumentos de neutrones mediante el paquete de software VITESS , Proc. SPIE 5536, Advances in Computational Methods for X-Ray and Neutron Optics, 134 (21 de octubre de 2004); doi:10.1117/12.562814

[8] "Página principal de ESS" . Archivado del original el 14 de octubre de 2012. Consultado el 22 de octubre de 2012 .

[9] PA Seeger et al., Comparación de códigos Monte Carlo para un instrumento modelo. , Neutron News 13(4):24-29, 2002

[10] U. Filges et al., Intercomparación FOCUS usando McStas/VITESS/Restrax , Presentación en el Taller Internacional sobre Aplicaciones de Simulaciones MC Avanzadas, 2006

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