Los Alamos National Laboratory wykorzystuje IDL do analizy danych eksperymentalnych w zakresie rozpraszania neutronów.

Opis problemu

Los Alamos National Laboratory w Lujan potrzebowało narzędzia do wizualizacji danych i poszukiwań rozwiązań analitycznych, które byłoby wystarczająco elastyczne, aby zaspokoić potrzeby w zakresie prowadzonych eksperymentów dotyczące rozpraszania neutronów.

Zrealizowane rozwiązanie

Szkoła Los Alamos National Laboratory w Lujan używa jednego z najpotężniejszych akceleratorów liniowych protonów do prowadzenia badań podstawowych i stosowanych. Ten i inne instrumenty rozpraszania cząstek elementarnych wytwarzają ogromne zbiory danych, które wymagają elastycznego i bardzo wydajnego narzędzia w zakresie programowania i analizy danych. Rozpraszanie neutronów jest powiązane z wieloma dziedzinami nauk od krystalografii białek do fizyki materii skondensowanej. Każdego roku Centrum Lujan organizuje tygodniowe forum pt. "Winter Neutron Scattering School" dla uczestników z całego świata, którzy chcą się dowiedzieć jak przeprowadzać i interpretować wyniki z eksperymentów rozpraszania neutronów. Uczniowie ci potrzebują użytecznego narzędzia do wizualizacji i wydobywania informacji z ogromnych zbiorów danych produkowanych w niniejszych eksperymentach.

Uczestnicy biorący udział w forum używają światowej klasy instrumentów do rozpraszania neutronów takich jak PHAROS, SMARTS, Hippo, NPDF i LQD, a wszystko to w celu uzyskania danych rozpraszania ze starannie wyselekcjonowanych próbek, które ilustrują potęgę tej techniki. Po zgromadzeniu danych, użytkownicy zwykle korzystają z aplikacji IDL, aby szybko i efektywnie przeprowadzać analizy. W eksperymentach tych, dane z impulsowego źródła neutronów są oznakowane przez czas przybycia do czujnika i kąt rozproszenia w stosunku do padającej wiązki neutronów. Wielkości zbiorów danych wahają się w zakresie od 100 - 1000 MB. Kiedy eksperyment zostanie zakończony, studenci uczą się jak wyszukiwać dane, wybierać ich mniejsze podzbiory oraz tak manipulować surowymi danymi aby uzyskiwać wyniki najbardziej znaczące z naukowego punktu widzenia. Jeden z naukowców określić IDL jako „doskonałe narzędzie do interaktywnego manipulowania danymi".

Użytkownicy i programiści doceniają elastyczność programu IDL i jego rozbudowaną funkcjonalność. IDL dostarcza w czasie rzeczywistym odpowiedzi z danych rozpraszania neutronów, pomagając jednocześnie użytkownikom skupić się na dalszych pracach badawczych. Jeden z badaczy z Lujan powiedział, że dzięki temu „IDL zapewniło lepsze zrozumienie danych. Ponadto program pozwolił na przesłanie kodu programu z niedawno uzyskanymi danymi, które zgromadzono od użytkowników wykonujących eksperymenty w naszym systemie".

Ktoś inny skomentował, że "procedury kalibracji, takie jak Matrix Calculus są cenne, a dzięki swym bogatym funkcjom, IDL pozwala na dużą elastyczność”.
Poza zestawem procedur do analizy danych z PHAROS i instrumentów FDS, IDL jest także wykorzystywany do analizy danych reflektometrii neutronowej na instrumentach SPEAR. “IDL tworzy piękną grafikę, której nie można uzyskać z użyciem innych środków".

Kluczowe korzyści

• Studenci i naukowcy mogą teraz zarządzać, wizualizować i interpretować duże zbiory danych pochodzące z ich własnego sprzętu badawczego
• IDL jest efektywnym rozwiązaniem, pozwalającym na szybkie dostosowania procedur do potrzeb
• IDL jest elastyczny i posiada szeroką funkcjonalność, dostarczając w czasie rzeczywistym informacji zwrotnych z danych pomiarowych

Niesprężyste rozpraszanie neutronów