CST wakefield求解器仿真尾波場(chǎng)

在粒子加速器中，運(yùn)動(dòng)粒子束與周圍環(huán)境的相互作用導(dǎo)致其“尾跡”產(chǎn)生電磁場(chǎng)。例如，幾何或材料的不連續(xù)性在周圍的加速器結(jié)構(gòu)引起尾流場(chǎng)的激發(fā)。磁場(chǎng)會(huì)對(duì)隨后的粒子束產(chǎn)生不利影響，甚至使定向粒子束不穩(wěn)定。尾場(chǎng)解算器可用于這種電磁效應(yīng)的分析。

今天讓我們看看用wakefield求解器計(jì)算的大致流程和一些通用后處理：

首先當(dāng)然是模型：

粒子束流定義：

藍(lán)色箭頭表示束流位置，而橙色箭頭表示尾跡整合路徑的位置。

定義外邊界條件：將±Z外邊界定義為開放邊界，這樣束流在這個(gè)邊界上被吸收，X、Y軸用的PEC所以定義成Et=0。

根據(jù)模型場(chǎng)分布情況可以用對(duì)稱邊界條件：

設(shè)置一個(gè)時(shí)域場(chǎng)監(jiān)視器：

設(shè)置下Wakefield求解器，輸入Wakelength，這個(gè)數(shù)值越大計(jì)算時(shí)間約線性增大，設(shè)置太小了會(huì)容易不收斂，這里我們?nèi)?000。然后開始計(jì)算，得到后處理如：

尾波電勢(shì)：

可見只有Z方向的尾波電勢(shì)不為0。

直觀感受下尾場(chǎng)效應(yīng)：

某時(shí)刻的電場(chǎng)云圖：

尾波場(chǎng)阻抗實(shí)部：

阻抗實(shí)部顯示了時(shí)域信號(hào)的截?cái)嗾`差。

使用全頻FFT低通濾波平滑信號(hào)：

尾波阻抗描述了空腔在頻域內(nèi)的特性。這種類型的阻抗，束流作為電流源，尾波電勢(shì)作為電壓。該阻抗可用于檢測(cè)束流與結(jié)構(gòu)相互作用的模態(tài)。

這就是CST中使用wakefield求解器仿真尾波場(chǎng)加速應(yīng)用的流水賬。