Skip to Content.
Sympa Menu

opal - Re:Re: [Opal] Dark Current Simulations - FE

opal AT

Subject: The OPAL Discussion Forum

List archive

Re:Re: [Opal] Dark Current Simulations - FE

Chronological Thread 
  • From: wangchuan02513 <wangchuan02513 AT>
  • To: "frederic.le.pimpec" <frederic.le.pimpec AT>
  • Cc: "opal AT" <opal AT>
  • Subject: Re:Re: [Opal] Dark Current Simulations - FE
  • Date: Fri, 2 Sep 2011 20:14:25 +0800 (CST)
  • List-archive: <>
  • List-id: The OPAL Discussion Forum <>

Hi, Frederic,
A factor of 1e-12 should be in somewhere in your tmpl file or data file.
But it's correct to just set 0.1 in your data file.
Best regards

At 2011-09-02 20:04:26,"frederic.le.pimpec" <frederic.le.pimpec AT> wrote: >Hi Chuan, > >The simulation is queuing since 11 am this morning. >In the .data file >QBUNCH      0.1     # Bunch charge [pC] > >before hand it was 200. >After QB will certainly deal with the number of QBUNCH . > >So now I am expecting to see variation in the FE over 900 steps, 900 deg  >of RF S band phase. > >bests >Frederic  > >wangchuan02513 wrote: >>  >>  >> 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> 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> 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> 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 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> 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> 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 >>> >>> Tel : +41 56 310 5130 >>> FAX : +41 56 310 4488 >>> >>  >>  >>  > >--  >--------------------------- >Dr Frederic Le Pimpec >Paul Scherrer Institut >WBBA 315 >5232 Villigen >Switzerland > >Tel : +41 56 310 5130 >FAX : +41 56 310 4488 > >_______________________________________________ >Opal mailing list >Opal AT >

Archive powered by MHonArc 2.6.19.

Top of Page