Transportation channels calculation method in MATLAB

Abstract

Output devices and charged particles transport channels are necessary components of any modern particle accelerator. They differ both in sizes and in terms of focusing elements depending on particle accelerator type and its destination. A package of transport line designing codes for magnet optical channels in MATLAB environment is presented in this report. Charged particles dynamics in a focusing channel can be studied easily by means of the matrix technique. MATLAB usage is convenient because its information objects are matrixes. MATLAB allows the use the modular principle to build the software package. Program blocks are small in size and easy to use. They can be executed separately or commonly. A set of codes has a user-friendly interface. Transport channel construction consists of focusing lenses (doublets and triplets). The main of the magneto-optical channel parameters are total length and lens position and parameters of the output beam in the phase space (channel acceptance, beam emittance − beam transverse dimensions, particles divergence and image stigmaticity). Choice of the channel operation parameters is based on the conditions for satisfying mutually competing demands. And therefore the channel parameters calculation is carried out by using the search engine optimization techniques.

Представлен пакет прикладных программ по проектированию каналов транспортировки, предназначенный для разработки магнитооптических каналов в среде широко распространённой системы MATLAB. Поскольку динамику заряженных частиц в фокусирующих каналах удобно записывать в матричной форме, то использование системы MATLAB, в которой объектом обработки информации является матрица, вполне обосновано. Комплекс программ обладает наглядным и удобным интерфейсом. Канал транспортировки строится из фокусирующих систем − дублеты и триплеты. Основными характеристиками магнитооптических каналов являются их полная длина и места расположения линз, а также параметры пучка в выходной плоскости канала (аксептанс канала, эмиттанс пучка − поперечные размеры пучка, расходимость частиц и стигматичность изображения). Выбор рабочего варианта параметров канала производится из условия удовлетворения взаимно конкурирующих требований, и поэтому расчёт параметров канала осуществляется с использованием методов поисковой оптимизации.

Представлено пакет програм з проектування каналів транспортування, призначений для розробки магнітооптичних каналів у середовищі широко поширеної системи MATLAB. Оскільки динаміку заряджених часток у фокусуючих каналах зручно записувати в матричній формі, то використання системи MATLAB, в якій об'єктом обробки інформації є матриця, цілком обґрунтоване. Комплекс програм має наочний і зручний інтерфейс. Канал транспортування будується з фокусуючих систем − дублети і триплети. Основними характеристиками магнітооптичних каналів є їх повна довжина і місця розташування лінз, а також параметри пучка у вихідній площині каналу (аксептанс каналу, емітанс пучка − поперечні розміри пучка, розбіжність часток і стигматичність зображення). Вибір робочого варіанта параметрів каналу робиться з умови задоволення взаємно конкуруючих вимог, і тому розрахунок параметрів каналу здійснюється з використанням методів пошукової оптимізації.