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/*
* Beam.h
*
* Created on: May 6, 2011
* Author: jakob
*/
#ifndef BEAM_H_
#define BEAM_H_
#include <list>
#include "Cloneable.h"
#include "Particle.h"
#include "Vector3D.h"
#include "events.h"
namespace vhc {
/** Classe de base pour les faisceaux. */
class Beam: public Cloneable, public Publisher<ParticleAddedEvent>, public Publisher<ParticleRemovedEvent> {
public:
typedef std::list<Particle*> ParticleCollection;
/** Cree un nouveau faisceau.
* @param refererenceParticle particule de reference (son element ne joue pas de role)
* @param quantity la quantite de particules a generer
* @param lambda le facteur de macroparticules (il y aura lambda fois moins de particules dans le faisceau mais a charges et masses lambdas fois plus grands)
* <b>ATTENTION:</b> un `Beam' est abstrait et n'initialise pas les particules a partir de la reference.
* C'est au client de faire cela! */
Beam(const Particle& referenceParticle, int quantity, int lambda);
virtual ~Beam();
/** Retourne tous les particules contenus dans ce faisceau. */
ParticleCollection& getParticles();
/** Met a jour les particules en leur attribuant l'element dans lequel ils sont contenus.
* Contrairement a <code>Accelerator::initializeBeams()</code>, les elements consideres sont:
* - l'element actuel de la particule
* - l'element precedent
* - l'element suivant
* Si la particule se situe a cote de son element, elle est supprimee de l'accelerateur.
* Attention: si la particule saute un element, elle est tout de meme consideree comme etant dans l'element suivant (ou precedent)! Ceci
* peut survenir si un element est trop petit ou si la simulation est faite avec des pas de temps trop grands. */
void updateParticles();
/** Initialise les particules de ce faisceau.
* Cette methode est appelee par la classe Accelerator. */
virtual void initializeParticles() = 0;
/** Simule ce faisceau pendant un pas de temps dt. */
void step(double dt);
/** Retourne la quantite de particules contenus dans ce faisceau. */
int getQuantity() const;
/** Retourne la quantite de macroparticules contenus dans ce faisceau. */
int getSize() const;
/** Retourne le coefficient des macroparticules. */
int getLambda() const;
/** Retourne la particule de reference. */
Particle& getReferenceParticle();
/** Retourne l'energie moyenne des particules dans ce faisceau. */
double getAverageEnergy() const;
/** Retourne l'emmitance verticale de ce faisceau. */
double getVerticalEmittance() const;
/** Retourne l'emmitance horizontale de ce faisceau. */
double getHorizontalEmittance() const;
/** Vide ce faisceau en supprimant tous les particules. */
void clear();
virtual Beam* clone() const = 0;
//-------------------------------------------------------------------
/** Retourne coefficient des ellipses de phases vertical. */
virtual double getVerticalA11() const;
/** Retourne coefficient des ellipses de phases vertical. */
virtual double getVerticalA12() const;
/** Retourne coefficient des ellipses de phases vertical. */
virtual double getVerticalA22() const;
/** Retourne coefficient des ellipses de phases horizontal. */
virtual double getHorizontalA11() const;
/** Retourne coefficient des ellipses de phases horizontal. */
virtual double getHorizontalA12() const;
/** Retourne coefficient des ellipses de phases horizontal. */
virtual double getHorizontalA22() const;
protected:
/** Particule de reference. */
Particle referenceParticle;
/** Macroparticules contenus dans ce faisceau. */
ParticleCollection particles;
/** Coefficient des macrosparticules. */
int lambda;
/** Quantite de particules contenus dans ce faisceau. */
int quantity;
/** Methode qui doit etre appelee par toute sous-classe pour ajouter une particule au faisceau.
* Publie un <code>ParticleAddedEvent</code>. */
void add(Particle* particle);
/** Methode qui doit etre appelee par toute sous-classe pour supprimer une particule du faisceau.
* Publie un <code>ParticleRemovedEvent</code>. */
void remove(Particle* particle);
/** Methode qui doit etre appelee par toute sous-classe pour supprimer une particule du faisceau.
* Publie un <code>ParticleRemovedEvent</code>. */
ParticleCollection::iterator erase(ParticleCollection::iterator i);
/** Retourne la moyenne de la distribution horizontale de la position des particules.
* (<r^2> horizontal du complement) */
double getHR2() const;
/** Retourne la moyenne de la distribution horizontale de la vitesse des particules.
* (<v^2> horizontal du complement) */
double getHV2() const;
/** Retourne la moyenne de la distribution horizontale du produit de la position et de la vitesse des particules.
* (<r*v>^2 horizontal du complement) */
double getHRV2() const;
/** Retourne la moyenne de la distribution verticale de la position des particules.
* (<r^2> vertical du complement) */
double getVR2() const;
/** Retourne la moyenne de la distribution verticale de la vitesse des particules.
* (<v^2> vertical du complement) */
double getVV2() const;
/** Retourne la moyenne de la distribution verticale du produit de la position et de la vitesse des particules.
* (<r*v>^2 vertical du complement) */
double getVRV2() const;
};
}
#endif /* BEAM_H_ */
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