CEA DACM Softwareは加速器の設計とシミュレーションのためのソフトウェアです。
ライセンス種類
■TraceWin
TraceWinは、2Dまたは3Dのイオンまたは電子ビームの線形および非線形の計算に使用されます。
高速なビームエンベロープ計算が可能で、ToutatisやPartran（リニアックにおけるマクロ粒子輸送）のGUIとして使用することが できます。
このコードはビームをチャンネルに適合させることができます。
リニアックの様々な要素（電磁場の振幅、長さ、空洞の位相）を調整し、位相進みの法則を得たり、 ビームサイズやTwissパラメータを異なる位置で設定したりすることができます。
多粒子輸送は包絡線計算と比較して透過的に実行できるため、非線型効果の影響を簡単に調べることができます。
リニアック構造やビームに関するほとんどの関連値をプロットすることが可能です。
ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、コピーペーストのツールが利用可能です。
リニアックの要素誤差に対する感度は、モンテカルロ法を用いて検討することができます。
自作のクライアント／サーバー・アーキテクチャにより、膨大な数のケースをリモートでシミュレートすることができます。
異機種混在が可能です。
（TraceWinの主な特徴】
・ToutatisモジュールによるRFQを含む幅広い要素
・1D、2D、3Dの静的・動的フィールドマップ（重ね合わせ機能付き）
・エンベロープおよびマクロ粒子追跡シミュレーション
・線源からターゲットまでのスタート・ツー・エンドシミュレーション
・同一構造内での2本のビームの輸送
・ガスストリッピングおよび散乱解析
・横方向および縦方向の自動ビームチューニング
・診断に基づく補正手順
・全要素の静的・動的誤差シミュレーション
・クライアント/サーバーアーキテクチャに基づく大規模計算（モンテカルロ）のための多数の粒子によるシミュレーション
・ビーム損失位置を含む統計的分析
・GUIと各種ヘルプツール
・Windows/Linux/MaCOS版
・IFMIF, LINAC4, SPIRAL2, EUROTRANS, EURISOL および SPL プロジェクト用の参照コード
・UNILAC (GSI)での実験との比較
■Toutatis
Toutatisは、高周波四重極における高強度イオンビームの輸送をシミュレートするためのPICコードです。
有限差分法を用いてポアソン方程式を解くことにより、粒子の運動と電場を動的に計算します。
ポアソンソルバーはマルチグリッド技術によって高速化されています。
電極の3次元形状は、境界の真空/導電体において不規則な節点を使用することにより、 メッシュに埋め込まれています。これにより、画像効果や機械的なデフォルトの影響を正確に評価することができます。
Toutatisでは、カップリングギャップの影響を推定することも可能です。
粒子運動を積分するための変数は、時間です。この積分は、シンプレクティック変換の助けを借りて行われます。
重要な機能として、異なるビーム（電荷と質量）を同時に入射することが可能です。
Toutatisは、核破砕中性子源（米国）、J-PARCリニアック（日本）、低エネルギー実証加速器（米国）のRFQのシミュレーションに 成功しました。Toutatisを実行するたびに、TraceWinのコードの入力として使用できる.datファイルが生成されます。
GUIで実行するには、linux Platformのみですが、Tcl/Tk 8.4以降とBLT 2.4を先にインストールする必要があります。
リニアックに関する主なグラフ（平均アパーチャー、変調度、電圧則など）は、ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、 スケール変更、コピーペーストなどの機能とともに利用可能です。
■Beta
BETAは、Karl L. Brownの形式論を用いたビーム光学コードです。
加速器やトランスファーラインの設計を支援することを目的としています。
Betaはマシンの主要な機能を計算し、最適化するために使用されます。
グラフィックルーチンにより、 オンラインでの可視化が可能です。
光学素子は、2次までは伝達行列で記述されます。
高次の光学素子は薄いレンズとして実装されます。
利用可能なオプションとその順序、およびコードのプログラミングは、次の2つのアイデアによって導かれています。
1.機械の性能に対する各レベルの摂動の重要性を判断するために、それらを次々と作動させることができます。
2.可能であれば、マシンの関連パラメータを計算する方法を複数用意することをお勧めします。
BETAプログラムは、主にFORTRAN77で書かれており、CとFORTRAN90の部分もあります。グラフィックスと グラフィカルユーザーインターフェイスは、Tcl/Tkで書かれた外部のスレッドインタープリタによって管理されています。
【線形格子のパラメータ計算】
・機械の関連パラメータが表示され、光学関数をプロットすることができます。
・R.F.空洞またはエネルギー損失がマシンに明示的に記述されている場合、BETAは粒子の完全結合（シンクロ・ベタトロン）運動を計算します。そうでない場合は、ベータトロン運動を扱い、最終的には水平垂直結合となります。
・電子リングの場合、減衰分割数、減衰時間、ビームエミッタンス、バンチ長、エネルギー広がりも表示されます。
・線形格子マッチングします。
・マトリクス項
・トイスパラメータ
・平衡エミッタンス
・空間電荷の効果、一次モデルにおける、光学関数とベータトロンチューンへの影響があります。
【High order calculations】 ・2次伝達行列の計算。2次項はラティスに沿ってプロットすることができます。
・水平および垂直クロマティシティーの計算ができます。
・2次格子マッチング
・2次のマトリックス項
・色度を任意の値に調整します。
・6極子による3次共振の駆動項の最小化します。
・エミッタンスによる線形チューンシフトの任意の値への調整をします。
・基準経路と異なる中心軌道の影響を考慮します。
・粒子追跡（追跡された粒子のターン毎の位置のフーリエ解析とその周波数スペクトルの計算を含む）
・ダイナミックアパーチャーの計算と最適化
【素子誤差のシミュレーション】
・素子のランダムミスアライメントとフィールドエラーのシミュレーションをします。
・中心軌道の補正をします。
・ベータトロン結合の補正をします。
・誤差がある場合のダイナミックアパーチャ。
・誤差のある機械群の解析をします。
・ランダムミスアラインメントとランダムフィールドエラーが存在する場合の中心軌道の解析的処理とその補正をします。
■RFQ Designer
RFQ Designerは、Radio Frequency Quadrupole加速器の設計者がいくつかの重要なパラメータを設定するのを サポートすることを目的としています。
RFQ Designerは、ユーザーの制約条件と目的を、これらの制約条件と目的に適合するRFQ空洞を記述した ファイルに変換します。
このプロセスは重み付けされた目的からなるコスト関数の一連のマルチパラメーター 最小化によってサポートされています。
出力ファイルには、Toutatisなどのサードパーティコードによるビームダイナミクスシミュレーションを サポートするための十分な詳細情報が含まれています。RFQ Designerには多粒子モードがあり、 互換性のあるシミュレーションコードがインストールされていれば、その機能を拡張することができます。
RFQ Designerのアプローチは、デフォルト設定でかなり包括的なノブのセットを提供することによって、 初心者と熟練した設計者の両方をサポートすることです。RFQアクセラレータの予備知識を持つことをお勧めします。
■GenDTL
GenDTLは、Alvarez構造に基づいてリニアックセクションを設計するためのコードです。
このコードは、セクションの各タンクの磁場振幅と位相法則を調整するのに役立ちます。
入力パラメータは以下の通りです。
・周波数
・粒子の種類(電荷と質量)
・初期エネルギー、最終エネルギー
・ビーム電流
・ドリフトチューブの形状
・四重極の特性（必要な場合）
最適化処理として、最大磁場、タンクあたりの最大電力、周期あたりの位相進みの設定による制約が可能です。
このコードの計算は、SUPERFISHコードで計算された電磁場中の生成粒子の輸送に基づくものです。
運動の積分はRunge Kuttaアルゴリズム(次数2)で行われます。
生成された各リニアックはTraceWinコードの.datフォーマットで記述されます。
リニアックを記述する多くのチャート（パワー、トランジットタイムファクター、フィールド、 シャントインピーダンス...）は、ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、 コピーペーストのツールが使用可能です。
GenDTLの現在のバージョンはwin32互換ですが、いくつかのlinuxのwineエミュレータで 優れた安定性で使用されています。（win32バージョンのSUPERFISHをインストールする必要があります）
■PlotWin
PlotWin は TraceWin と Toutatis の出力ファイル（.dst と .plt フォーマット）からビーム位相空間のポートレイトを プロットするコードです。
これらのファイルには、マクロ粒子の分布が1ヶ所（.dst）または複数ヶ所（.plt）で保存されており、 例えば粒子密度の推移を見ることができます。
異なる平面（xx'、xy、xy'、...）について、横方向のビームプロファイルやエミッタンスを推定することが可能です。
ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、コピーペーストのツールも用意されています。
■GenLinWin
GenLinWinは、独立した位相のキャビティセクションを設計するためのコードです。アレイの各キャビティの振幅と位相を調整するのに役立ちます。入力パラメータは以下の通りです。
・周波数
・粒子タイプ（電荷と質量）
・初期エネルギーと最終エネルギー
・ビーム電流
・リニアックにおける中間特性（中間セクションの出口）
セクションは、幾何学的なß、空洞ごとのセル数、クライオモジュールごとの空洞数、集束期間ごとのクライオモジュール数で記述される。要素間の距離も簡単に定義できます。
ビーム軸上のフィールドプロファイルは、ドリフトチューブ効果（長さとアパーチャー）を考慮できる高度なモデルを使用して、外部ファイルで表現することができます。このモデルは、フリンジ磁場が存在する空洞の特性を最適化するためにコードを使用する場合に、非常に有用です。このモデルを用いて、1/4波、1/2波共振器、楕円形共振器など、さまざまなタイプの共振器を記述することに成功しています。
最適化のために、最大磁場、空洞ごとの最大パワー、周期ごとの位相進みを設定することで制約をかけることが可能です。セクション間の移行は、縦方向のアクセプタンスの連続性、1メートルあたりの位相進みの連続性など、さまざまな手法で行うことができます。このコードの計算は、ルンゲクッタアルゴリズムで実行される生成粒子の輸送に基づいています。
生成された各リニアックは、TraceWinの.datフォーマットで記述されます。リニアックを説明する多くのチャート（パワー、トランジットタイムファクター、フィールド、...）は、ズーム、ハードコピー、ディスクに保存、スケール変更、コピーペーストのツールが使用できます。GenLinWinは、空洞モードを使用したリニアック設計の生成と最適化を可能にするツールです。空洞フィールドと位相の計算には、同期粒子ステップバイステップの輸送を使用します。
■■ライセンスについて■■
ライセンスは、1ユーザーに対して2年間有効です。
2年間の有効期間終了後、権利を延長するためには、別のライセンスを購入する必要があります。
*PlotWin と Betaのみ無料です。
*Education / Research Institute版もございますのでお気軽にお問い合わせください。
試用版ダウンロードはこちら
*PlotWin と Betaのみ無料でDLできます。
メーカーの製品サイト
https://www.dacm-logiciels.fr/
【種別】シェアウェア
【言語】英語
ライセンス種類
■TraceWin
TraceWinは、2Dまたは3Dのイオンまたは電子ビームの線形および非線形の計算に使用されます。
高速なビームエンベロープ計算が可能で、ToutatisやPartran（リニアックにおけるマクロ粒子輸送）のGUIとして使用することが できます。
このコードはビームをチャンネルに適合させることができます。
リニアックの様々な要素（電磁場の振幅、長さ、空洞の位相）を調整し、位相進みの法則を得たり、 ビームサイズやTwissパラメータを異なる位置で設定したりすることができます。
多粒子輸送は包絡線計算と比較して透過的に実行できるため、非線型効果の影響を簡単に調べることができます。
リニアック構造やビームに関するほとんどの関連値をプロットすることが可能です。
ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、コピーペーストのツールが利用可能です。
リニアックの要素誤差に対する感度は、モンテカルロ法を用いて検討することができます。
自作のクライアント／サーバー・アーキテクチャにより、膨大な数のケースをリモートでシミュレートすることができます。
異機種混在が可能です。
（TraceWinの主な特徴】
・ToutatisモジュールによるRFQを含む幅広い要素
・1D、2D、3Dの静的・動的フィールドマップ（重ね合わせ機能付き）
・エンベロープおよびマクロ粒子追跡シミュレーション
・線源からターゲットまでのスタート・ツー・エンドシミュレーション
・同一構造内での2本のビームの輸送
・ガスストリッピングおよび散乱解析
・横方向および縦方向の自動ビームチューニング
・診断に基づく補正手順
・全要素の静的・動的誤差シミュレーション
・クライアント/サーバーアーキテクチャに基づく大規模計算（モンテカルロ）のための多数の粒子によるシミュレーション
・ビーム損失位置を含む統計的分析
・GUIと各種ヘルプツール
・Windows/Linux/MaCOS版
・IFMIF, LINAC4, SPIRAL2, EUROTRANS, EURISOL および SPL プロジェクト用の参照コード
・UNILAC (GSI)での実験との比較
■Toutatis
Toutatisは、高周波四重極における高強度イオンビームの輸送をシミュレートするためのPICコードです。
有限差分法を用いてポアソン方程式を解くことにより、粒子の運動と電場を動的に計算します。
ポアソンソルバーはマルチグリッド技術によって高速化されています。
電極の3次元形状は、境界の真空/導電体において不規則な節点を使用することにより、 メッシュに埋め込まれています。これにより、画像効果や機械的なデフォルトの影響を正確に評価することができます。
Toutatisでは、カップリングギャップの影響を推定することも可能です。
粒子運動を積分するための変数は、時間です。この積分は、シンプレクティック変換の助けを借りて行われます。
重要な機能として、異なるビーム（電荷と質量）を同時に入射することが可能です。
Toutatisは、核破砕中性子源（米国）、J-PARCリニアック（日本）、低エネルギー実証加速器（米国）のRFQのシミュレーションに 成功しました。Toutatisを実行するたびに、TraceWinのコードの入力として使用できる.datファイルが生成されます。
GUIで実行するには、linux Platformのみですが、Tcl/Tk 8.4以降とBLT 2.4を先にインストールする必要があります。
リニアックに関する主なグラフ（平均アパーチャー、変調度、電圧則など）は、ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、 スケール変更、コピーペーストなどの機能とともに利用可能です。
■Beta
BETAは、Karl L. Brownの形式論を用いたビーム光学コードです。
加速器やトランスファーラインの設計を支援することを目的としています。
Betaはマシンの主要な機能を計算し、最適化するために使用されます。
グラフィックルーチンにより、 オンラインでの可視化が可能です。
光学素子は、2次までは伝達行列で記述されます。
高次の光学素子は薄いレンズとして実装されます。
利用可能なオプションとその順序、およびコードのプログラミングは、次の2つのアイデアによって導かれています。
1.機械の性能に対する各レベルの摂動の重要性を判断するために、それらを次々と作動させることができます。
2.可能であれば、マシンの関連パラメータを計算する方法を複数用意することをお勧めします。
BETAプログラムは、主にFORTRAN77で書かれており、CとFORTRAN90の部分もあります。グラフィックスと グラフィカルユーザーインターフェイスは、Tcl/Tkで書かれた外部のスレッドインタープリタによって管理されています。
【線形格子のパラメータ計算】
・機械の関連パラメータが表示され、光学関数をプロットすることができます。
・R.F.空洞またはエネルギー損失がマシンに明示的に記述されている場合、BETAは粒子の完全結合（シンクロ・ベタトロン）運動を計算します。そうでない場合は、ベータトロン運動を扱い、最終的には水平垂直結合となります。
・電子リングの場合、減衰分割数、減衰時間、ビームエミッタンス、バンチ長、エネルギー広がりも表示されます。
・線形格子マッチングします。
・マトリクス項
・トイスパラメータ
・平衡エミッタンス
・空間電荷の効果、一次モデルにおける、光学関数とベータトロンチューンへの影響があります。
【High order calculations】 ・2次伝達行列の計算。2次項はラティスに沿ってプロットすることができます。
・水平および垂直クロマティシティーの計算ができます。
・2次格子マッチング
・2次のマトリックス項
・色度を任意の値に調整します。
・6極子による3次共振の駆動項の最小化します。
・エミッタンスによる線形チューンシフトの任意の値への調整をします。
・基準経路と異なる中心軌道の影響を考慮します。
・粒子追跡（追跡された粒子のターン毎の位置のフーリエ解析とその周波数スペクトルの計算を含む）
・ダイナミックアパーチャーの計算と最適化
【素子誤差のシミュレーション】
・素子のランダムミスアライメントとフィールドエラーのシミュレーションをします。
・中心軌道の補正をします。
・ベータトロン結合の補正をします。
・誤差がある場合のダイナミックアパーチャ。
・誤差のある機械群の解析をします。
・ランダムミスアラインメントとランダムフィールドエラーが存在する場合の中心軌道の解析的処理とその補正をします。
■RFQ Designer
RFQ Designerは、Radio Frequency Quadrupole加速器の設計者がいくつかの重要なパラメータを設定するのを サポートすることを目的としています。
RFQ Designerは、ユーザーの制約条件と目的を、これらの制約条件と目的に適合するRFQ空洞を記述した ファイルに変換します。
このプロセスは重み付けされた目的からなるコスト関数の一連のマルチパラメーター 最小化によってサポートされています。
出力ファイルには、Toutatisなどのサードパーティコードによるビームダイナミクスシミュレーションを サポートするための十分な詳細情報が含まれています。RFQ Designerには多粒子モードがあり、 互換性のあるシミュレーションコードがインストールされていれば、その機能を拡張することができます。
RFQ Designerのアプローチは、デフォルト設定でかなり包括的なノブのセットを提供することによって、 初心者と熟練した設計者の両方をサポートすることです。RFQアクセラレータの予備知識を持つことをお勧めします。
■GenDTL
GenDTLは、Alvarez構造に基づいてリニアックセクションを設計するためのコードです。
このコードは、セクションの各タンクの磁場振幅と位相法則を調整するのに役立ちます。
入力パラメータは以下の通りです。
・周波数
・粒子の種類(電荷と質量)
・初期エネルギー、最終エネルギー
・ビーム電流
・ドリフトチューブの形状
・四重極の特性（必要な場合）
最適化処理として、最大磁場、タンクあたりの最大電力、周期あたりの位相進みの設定による制約が可能です。
このコードの計算は、SUPERFISHコードで計算された電磁場中の生成粒子の輸送に基づくものです。
運動の積分はRunge Kuttaアルゴリズム(次数2)で行われます。
生成された各リニアックはTraceWinコードの.datフォーマットで記述されます。
リニアックを記述する多くのチャート（パワー、トランジットタイムファクター、フィールド、 シャントインピーダンス...）は、ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、 コピーペーストのツールが使用可能です。
GenDTLの現在のバージョンはwin32互換ですが、いくつかのlinuxのwineエミュレータで 優れた安定性で使用されています。（win32バージョンのSUPERFISHをインストールする必要があります）
■PlotWin
PlotWin は TraceWin と Toutatis の出力ファイル（.dst と .plt フォーマット）からビーム位相空間のポートレイトを プロットするコードです。
これらのファイルには、マクロ粒子の分布が1ヶ所（.dst）または複数ヶ所（.plt）で保存されており、 例えば粒子密度の推移を見ることができます。
異なる平面（xx'、xy、xy'、...）について、横方向のビームプロファイルやエミッタンスを推定することが可能です。
ズーム、ハードコピー、ディスクへの保存、スケール変更、コピーペーストのツールも用意されています。
■GenLinWin
GenLinWinは、独立した位相のキャビティセクションを設計するためのコードです。アレイの各キャビティの振幅と位相を調整するのに役立ちます。入力パラメータは以下の通りです。
・周波数
・粒子タイプ（電荷と質量）
・初期エネルギーと最終エネルギー
・ビーム電流
・リニアックにおける中間特性（中間セクションの出口）
セクションは、幾何学的なß、空洞ごとのセル数、クライオモジュールごとの空洞数、集束期間ごとのクライオモジュール数で記述される。要素間の距離も簡単に定義できます。
ビーム軸上のフィールドプロファイルは、ドリフトチューブ効果（長さとアパーチャー）を考慮できる高度なモデルを使用して、外部ファイルで表現することができます。このモデルは、フリンジ磁場が存在する空洞の特性を最適化するためにコードを使用する場合に、非常に有用です。このモデルを用いて、1/4波、1/2波共振器、楕円形共振器など、さまざまなタイプの共振器を記述することに成功しています。
最適化のために、最大磁場、空洞ごとの最大パワー、周期ごとの位相進みを設定することで制約をかけることが可能です。セクション間の移行は、縦方向のアクセプタンスの連続性、1メートルあたりの位相進みの連続性など、さまざまな手法で行うことができます。このコードの計算は、ルンゲクッタアルゴリズムで実行される生成粒子の輸送に基づいています。
生成された各リニアックは、TraceWinの.datフォーマットで記述されます。リニアックを説明する多くのチャート（パワー、トランジットタイムファクター、フィールド、...）は、ズーム、ハードコピー、ディスクに保存、スケール変更、コピーペーストのツールが使用できます。GenLinWinは、空洞モードを使用したリニアック設計の生成と最適化を可能にするツールです。空洞フィールドと位相の計算には、同期粒子ステップバイステップの輸送を使用します。
■■ライセンスについて■■
ライセンスは、1ユーザーに対して2年間有効です。
2年間の有効期間終了後、権利を延長するためには、別のライセンスを購入する必要があります。
*PlotWin と Betaのみ無料です。
*Education / Research Institute版もございますのでお気軽にお問い合わせください。
試用版ダウンロードはこちら
*PlotWin と Betaのみ無料でDLできます。
メーカーの製品サイト
https://www.dacm-logiciels.fr/
【種別】シェアウェア
【言語】英語
