CST的粒子工作室轨迹跟踪特点

之前有不少人提到OPERA和CST在做电子枪的时候的区别。有些时候算出来的结果不同，今天就来从三个方面简单聊一下CST的粒子工作室：

从算法角度看：

CST PARTICLE STUDIO（CPD）用粒子跟踪算法和发射模型来描述从表面发射到自由空间的粒子。采用的是有限积分法FIT这个和OPERA是有区别的。CST的计算时间会更久。

从发射模型来看：

主要有固定发射模式和空间电荷限制发射模式。

空间电荷限制的发射应用Child-Lingmuir方程， 虚阴极采用人为定义的虚阴极位置，这个也是和opera热发射有区别的地方，会导致轨迹的不同。还有一定的区别是CST这里默认用的六面体网格的技术，这个在发射源曲率较大时候也会导致结果不同。

另一种散度模型表面电荷发射

将单元上的总Q=d1+d2 +d3 + d4分配给发射粒子。

从轨迹追踪过程来看：

CST通过将场值插值到粒子的位置并计算电磁力。得到每个单元中沉积的空间电荷和粒子的电流，映射到网格上。自适应时间步长需要匹配最大的粒子速度，确保最小的递进步数。在完成所有粒子在计算域的跟踪后，利用得到的空间电荷矢量对静电势泊松方程方程的右侧进行修正，计算更新后的电场是下一个迭代步骤的起点。收敛机制为空间电荷矢量从一个迭代步骤到下一个迭代步骤的相对差异。OPERA位置和速度更新使用采用自适应步长的龙格-库塔积分法。收敛准则相同。这部分看区别不大。

Tracking这块文字区别如斯。论CST之强大，还得看时域PIC、multipactor。