Benedikt Schmitz

pyRES

Eckdaten
  • Zeit: 10/2020 – heute
  • An der TU Darmstadt, TEMF, Prof. Boine-Frankenheim
  • Teil der Forschung zur Dissertation
  • Fokus:
    • Code Entwicklung (mit python)
    • Bildverarbeitung für RCFs
    • Kalibrierungen für Datensets
Ergebnisse

Dieses Projekt resultierte bisher in zwei Publikationen:

  • Eine Version 1.0 für den pyRES Code
  • Ein peer-reviewed Artikel
BESCHREIBUNG
Modellierung von laser getriebenen Ionenstrahlen ist ein komplexes Thema.
Während viele Simulationen das Problem nur vereinfacht betrachten ist die Datenlage dünn und, wie in einer betreuten Arbeit und dem zugehörigen Artikel gezeigt, nicht 100%ig vergleichbar.
Die Variation in den Daten ist eine Folge von nicht exakt definierten Randbedingungen in der Auswertung.
Mit Hilfe von modernen Bildverarbeitungsmethoden, wie dem Sobol Filter und der Canny Edge Detection, konnte diese Ungenaugikeit reduziert werden.
Die Umsetzung dieser Methoden resultierte dann in der Implementation von pyRES.
py RES ist ein Akronym für pythonic RCF Evaluation Software und ermöglicht exakt das. Der code ist in Objektorientiertem python 3 geschrieben und wird mit Hilfe der jupyter Pakete ausgeführt.
Der Code beinhaltet grundlegende Bildverarbeitungsmethoden und Auswerteroutinen die sowohl das Energiespektrum als auch die Divergenz des Ionenstrahls bestimmen kann.
 
Der Code ist bisher nur in einer ersten Version verfügbar, welche noch viele extern generierte Hilfsdateien benötigt.
Die Weiterentwicklung des Tools und das Einbinden von weiteren Funktionen ist ein Ziel für die nahe Zukunft um eine konsistente Basis und einen neuen Standard in der Auswertung von RCF stacks zu setzen.
META
  • Time: 10/2020 – today
  • At TU Darmstadt, TEMF, Prof. Boine-Frankenheim
  • Part of research for PhD Thesis
  • Focus:
    • Code development (using python)
    • Automatic image processing
    • New calibration of data
DEliverables

The project resultet in two deliverables so far:

  • pyRES V1.0
  • One peer-reviewed article
Description

Modeling laser-driven ion beams is a complex topic.
While many simulations consider the problem only in a simplified way, the data is sparse and, as shown in a supervised paper and the associated article, not 100% comparable.
The variation in the data results from boundary conditions in the analysis that are not precisely defined.
Modern image processing methods, such as the Sobol Filter and Canny Edge Detection, were used to reduce this inaccuracy.
The testing of these methods then resulted in the implementation of pyRES.
py RES is an acronym for pythonic RCF Evaluation Software and allows precisely that. The code is written in object-oriented python 3 and is executed using the Jupyter packages.
The code includes basic image processing methods and evaluation routines that can determine the ion beam’s energy spectrum and divergence.

The code is only available in the first version, which still requires many externally generated auxiliary files.
The further development of the tool and the integration of additional functions is a goal for the near future to set a consistent basis and a new standard in the evaluation of RCF stacks.

Links und Referenzen / Links and References
  1. B. Endl
    Automatisierte Bildverarbeitung für Ionenstrahldiagnostik
    B.Sc. Thesis (2021)
  2. B. Schmitz, M. Metternich, O. Boine-Frankenheim
    Automated reconstruction of the initial distribution of laser accelerated ion beams from radiochromic film (RCF) stacks
    Rev. Sci. Inst. 93, 093306 (2022)
  3. B. Schmitz, B. Endl
    gitlab: pythonbased RCF Evaluation Software     (2022)