CST wakefield求解器仿真尾波场

在粒子加速器中，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。