Программное обеспечение системы измерения положения пучка бустера NICA

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.