The OPAL Discussion Forum

[wangchuan02513 <wangchuan02513 AT 163.com>]

Hi, Frederic,

Yes you can try Npart = 50 but no less, which as far as I know it's OK. But the unit of QB is C not pC, so QB=1e-13 will not scare people:-)

Enjoy!

Best regards

Chuan

At 2011-09-02 16:41:17,"frederic.le.pimpec" <frederic.le.pimpec AT psi.ch> wrote:
>Dear Chuan,
>
>OK I understand about the emission time. I indeed looked at this 1e-14 s 
>and i was wondering what it was since i specified 1e-12, which becomes 
>correct after a while.
>
>So Can I set Npart to 50 ?
>This is small enough, and i don't care about the normal bunch. I am 
>solely interested in how the dark current appears and get multiplied.
>I can also set the bunch to 0.1pC in the data or tmpl file. I never 
>remember.
>Qinitial = Qi= 4e-14 [C] = QB(0.1)/Npart(54)
>It should be OK with the simulation ? no cluster crashing ?
>
>bests
>Frederic
>
>wangchuan02513 wrote:
>> Dear, Frederic, Sorry for the late reply. Basically,  Qinitial = Qi=
>> 0.002e-12 [C] = QB/Npart, where, QB [C] and Npart are defined in your .in
>> file. Currently, Npart can not be set to zero, there are two reasons
>> (at least these two are good enough:-）
>> 
>> 
>> One is OPAL need to know the charge, particle type, etc before run FE
>> model, so I adopted the old way to initialize the initial electron
>> particle bunch for tracking ( Although I've provided another way to
>> initialize particle bunch for cyclotron cavity multipacting
>> simulation which do not involve initial electron bunch). Please don't
>> set Npart to zero in FE simulation, this may crash the cluster.
>> 
>> 
>> Second is we can use the initial bunch as a time/position reference
>> during visualization for the dark current particles. In your case, I
>> think you can simply subtract the number of initial bunch
>> (Npart=5000), if the initial bunch will not hit the surface of the
>> cavity, then you can get the number of dark current particles in each
>> time step. Best regards Chuan
>> 
>> 
>> 
>> 
>> 
>> At 2011-08-31 17:41:33,"frederic.le.pimpec"
>> <frederic.le.pimpec AT psi.ch> wrote:
>>> Dear Chuan,
>>> 
>>> The png file which was sent yesterday shows : top plot, the total
>>> number of particles at each time step and bottom plot the
>>> difference between 2 systematic input from the PartStatistics.dat 
>>> after extracting in the oxxx file for example step 666 OPAL {0}> *
>>> NP= 31665 Qtot= 4.19804 [nC]  Qi= 4e-14 [C] This matches the number
>>> in PartStatistics.datat the same step.
>>> 
>>> The png file sent Partcl_Stat02.png, shows the number of emitted 
>>> particle at every step extracted from the 0xxx file. This is very 
>>> similar to what i sent yesterday from the PartStatistics.dat
>>> 
>>> So the Qinitial (Qi= 4e-14 [C]) is set by default in the .in file ?
>>>  this is in the data file or in the tmpl file ? I did not find it
>>> in the .in file
>>> 
>>> OK for the Npart. In fact since i have no initial bunch then i
>>> should not care Npart should be set to zero ? I only care about
>>> electrons emitted above threshold !
>>> 
>>> About FN and the unsymmetrical surface mesh. I perfectly agree with
>>> you "this unsymmetry should be small as the mesh is usually fine."
>>> 
>>> Bests Frederic
>>> 
>>> wangchuan02513 wrote:
>>>> 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 !
>
>-- 
>---------------------------
>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
>