在CST粒子加速器中,运动粒子束与周围环境的相互作用导致其“尾迹”产生电磁场。例如,几何或材料的不连续性在周围的加速器结构引起尾流场的激发。磁场会对随后的粒子束产生不利影响,甚至使定向粒子束不稳定。尾场解算器可用于这种电磁效应的分析。今天让我们看看用wakefield求解器计算的大致流程和一些通用后处理:首先当然是模型:

粒子束流定义:
蓝色箭头表示束流位置,而橙色箭头表示尾迹整合路径的位置。
定义外边界条件:将±Z外边界定义为开放边界,这样束流在这个边界上被吸收,X、Y轴用的PEC所以定义成Et=0。

根据模型场分布情况可以用对称边界条件:

设置一个时域场监视器:
设置下Wakefield求解器,输入Wakelength,这个数值越大计算时间约线性增大,设置太小了会容易不收敛,这里我们取2000。然后开始计算,得到后处理如:尾波电势:
可见只有Z方向的尾波电势不为0。直观感受下尾场效应:
某时刻的电场云图:

尾波场阻抗实部:
阻抗实部显示了时域信号的截断误差。
使用全频FFT低通滤波平滑信号:
尾波阻抗描述了空腔在频域内的特性。这种类型的阻抗,束流作为电流源,尾波电势作为电压。该阻抗可用于检测束流与结构相互作用的模态。这就是CST中使用wakefield求解器仿真尾波场加速应用的流水账。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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