ZGOUBI USERS' GUIDE - HEP

Table of contentsPART A Description of software contents 5GLOSSARY OF KEYWORDS 7OPTICAL ELEMENTS VERSUS KEYWORDS 9INTRODUCTION 11¡1 NUMERICAL CALCULATION OF MOTION AND FIELDS 131.1 zgoubi Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2 Integration of the Lorentz Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.1 Integration in magnetic fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.2 Integration in electric fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.3 Integration in combined electric and magnetic fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.2.4 Calculation of the time of flight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3 Calculation of and its Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.1 Extrapolation from 1-D axial field map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.2 Extrapolation from Median Plane Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.3 Extrapolation from arbitrary 2-D Field Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.3.4 Interpolation in 3-D Field Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.3.5 2-D Analytical Field Models and Extrapolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.3.6 3-D Analytical Models of Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.4 Calculation of from Field Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4.1 1-D Axial Map, with Cylindrical Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4.2 2-D Median Plane Map, with Median Plane Antisymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.4.3 Arbitrary 2-D Map, no Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.4.4 Calculation of from 3-D Field Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.5 Calculation of and its derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.5.1 Extrapolation from 1-D axial field map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.5.2 1-D (Axial) Analytical E-Field Models and Extrapolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.5.3 2-D Analytical E-Field Models and Extrapolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.5.4 3-D Analytical models of fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.6 Calculation Of From Field Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 SPIN TRACKING 273 SYNCHROTRON RADIATION 293.1 Energy loss and related dynamical effects [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2 Spectral-angular radiated densities [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.1 Calculation of the radiated electric field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.2 Calculation of the Fourier transform of the electric field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 DESCRIPTION OF THE AVAILABLE PROCEDURES 354.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2 Definition of an Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.3 Declaration of options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.4 Optical Elements and related numerical procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644.5 Output Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1224.6 Complementary Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.6.1 Backward Ray-tracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.6.2 Checking Fields and Trajectories inside Optical Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.6.3 Labeling keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333