The OPAL Discussion Forum

[wangchuan02513 <wangchuan02513 AT 163.com>]

Hi, Frederic,

First, could you find the PartStatistics.dat file in: your_simulation_directory/data/ ? Please have a quick look at the last column of the PartStatistics.dat which contains the number of physical particles in each time step, to see if the number of physical particles is the same with the simulation particle number data extracted from the .0xxx files.

 

Then please also send me the input file, i.e., the .in file you use as well as the PartStatistics.dat file and .0xxx files generated by the OPAL output. So I can better understand the result you got.

 

And, the Npart you defined in the .in file is the particle number of primary bunch, which only matters to the initial charge of each simulation particles in FE based simulation. As the time step goes by, there will be more more paritcles emitted by the FE model.

 

The Qreal I mentioned in the previous email can be different for every field emitted particles, because each field emitted particle, namely particle i, which have charge Qreal_i, may represent many more particles which have the same charge Qinitial as the charge of particles in initial bunch (like the initial bunch you have defined in beam1in your .in file).

 

As the Fowler-Nordheim formular only compute the current density, so we have to multiply the triangle area as well as the time step size to get the emitted charge per time step. So the unsymmetry of the surface mesh (the triangle area) could cause the unsymmetry of the emitted particle number. But this unsymmetry should be small as the mesh is usually fine.

 

Best regards

Chuan

At 2011-08-30 22:19:09,"frederic.le.pimpec" <frederic.le.pimpec AT psi.ch> wrote:
>Hi Chuan,
>
>so if you see attach what gives (extracted) the .0xxx files
>it is emitting always at the beginning the same number of particles.
>My RF phase change every ps in S band so 1 deg phase.
>The particle emission should look like what is going on between 600 and 700.
>which is already after a full period.
>
>when below threshold I should indeed have 0 emission particles. This is 
>correct.
>
>Hence my question about the injection phase of the RF. It seems that for 
>the 1st (360 steps) period I do not emit properly.
>
>Also in my ctf3...data file
>I have defined
>NPART      	5000 	# Number of simulation particles
>
>at the end I endup with more than 50 000 !
>
>in the .in file
>beam1: BEAM, PARTICLE=ELECTRON, pc=P0, NPART=5000, BFREQ=BFREQ, 
>BCURRENT=BCURRENT, CHARGE=-1;	
>
>and what is
>Qreal = Qinitial*Nn/M
>
>at t=0 Qinitial=0,
>at t=t0 is my Q initial the  Q at =t0-1step ? bounded to 1 otherwise Q =0
>
>I understand that M is the maximum number allowed per triangle.
>How do you check that an iris in a structure when the field is above 
>threshold emitt the particles ?
>And all triangles mapping the edge of the iris should emit 
>homogeneously. They all should emit the same way because I have a field 
>cylindrical symmetric around the Z axis of the machine !
>
>
>So I am a bit lost ! like my particles.
>
>bests and thanks
>Frederic
>
>
>
>wangchuan02513 wrote:
>> Hi, Frederic, So the particle number you use in the .oxxx file is the
>> number of simulation particles, which may have different charge for
>> each particle and is not the number of physical particles which you
>> might be interested in. Please try PartStatistics.dat in
>> YOUR_SIMULATION_DIRECTORY/data/ or  YOUR_SIMULATION_DIRECTORY/vtk/
>> (if you use older version of OPAL) and the last column gives the
>> correct number of physical pariticles. Best regards Chuan
>> 
>> 
>> At 2011-08-30 19:43:42,"Andreas Adelmann" <andreas.adelmann AT psi.ch>
>> wrote:
>> 
>> 
>> On 30.08.2011, at 12:50, wangchuan02513 wrote:
>> 
>> 
>> Hi, Frederic First I'm happy someone other than Andreas and myself
>> are interested in FE model in OPAL:-)
>> 
>> First I have a question about the  .oxxx file, because as far as I
>> know, I didn't write any .oxxx file during the FE based simulation.
>> Do you add this new feature in OPAL? If so, please give me more
>> information about the .oxxx file.
>> 
>> 
>> The .oxxx file is the std-out which appears in the output file
>> written by SGE.
>> 
>> 
>> Andreas
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> W.r.t you question, I would first introduce what the FE model in OPAL
>> exactly do, which may help you to find out what the problem is. In
>> the FE model in OPAL, 1. we traverse all the surface triangles in
>> each time step, read and compute the Efields normal to the triangles,
>> compare the Efields with a threshold defined by user in input file. 
>> 2. If Ffield<threshold, skip following algorithms and see the next
>> triangle. 3. If Ffield>=threshold, compute the emission current
>> density J according to Fowler-Nordheim formular. Then compute the
>> nominal emitted particle number Nn. As the field emission process is
>> a quantum process which may generate so many particles that beyond
>> the memory limit of a cluster, so we scale the real emission particle
>> number Nr with a larger charge Qreal = Qinitial*Nn/M, if Nn>M, where
>> M is the allowed maximum number of emitted particles per triangle per
>> time step. And in this case Nr=M. So probably, first you can try to
>> set the threshold=0, which will make OPAL go through the full
>> algorithms of FE model, then you should use tot charge/Qinitial
>> instead of the number of simulation particle number in each time
>> step. Hopefully these can help you, if not, please let me know. Best
>> regards Chuan
>> 
>> 
>> 
>> At 2011-08-29 23:59:36,"frederic.le.pimpec"
>> <frederic.le.pimpec AT psi.ch> wrote:
>>> Dear Chuan,
>>> 
>>> I am wondering about the particle emission depending of the RF
>>> phase of the accelerating structure, case of an RF gun, 2 and a 1/2
>>> cell, S band, meaning 1ps=1deg of rf phase. Pure Field emission
>>> (FE)
>>> 
>>> I have set in the ini file, 1000 steps. 1 ps = 1 step for every ps.
>>> 
>>> 
>>> The .oxxx file give the number of particle emitted per step. let
>>> say for at least the first 25 steps, the emission is constant and 
>>> correspond to 27 particles. From the Field emission model and the
>>> RF phase , the number should either increase or decrease over 25
>>> deg of RF phase.
>>> 
>>> Sometimes during the emission the number of particle emitted is 
>>> identical to 22 and then jump at 400, then it decreases.
>>> 
>>> So I am not really understanding the behaviour of the emission !
>>> 
>>> Bests Frederic _______________________________________________ Opal
>>> mailing list Opal AT lists.psi.ch 
>>> https://lists.web.psi.ch/mailman/listinfo/opal
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> Best Andreas ------ Dr. sc. math. Andreas (Andy) Adelmann Staff
>> Scientist Paul Scherrer Institut WLGB/132 CH-5232 Villigen PSI Phone
>> Office: xx41 56 310 42 33 Fax: xx41 56 310 31 91 Phone Home: xx41 62
>> 891 91 44 ------------------------------------------------------- 
>> Friday: ETH CAB H 83.1  +41 44 632 36 72 
>> ============================================ The more exotic, the
>> more abstract the knowledge, the more profound will be its
>> consequences. Leon Lederman 
>> ============================================
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>
>-- 
>---------------------------
>Dr Frederic Le Pimpec
>Paul Scherrer Institut
>WBBA 315
>5232 Villigen
>Switzerland
>http://fel.web.psi.ch/
>Tel : +41 56 310 5130
>FAX : +41 56 310 4488