粒子加速器中耦合几何尾流场和空间电场的散射场公式
计算物理
2026-03-13 v1 加速器物理
摘要
我们提出了一种用于加速器中粒子束的自洽仿真模型，包含加速器腔体几何造成的电磁尾流场的影响。该方法基于束流驱动的麦克斯韦方程组的散射场公式。通过求解两个耦合问题：尾流场问题和空间电场问题，获得作用于粒子的总电磁场。对于这两个问题，都可以使用专门且数值上高效的方法。为评估该方法的准确性，我们将仿真结果与均匀加速管道中相对洛伦兹束的解析解进行比较。进一步证明了该方法的数值效率，通过对 SuperKEK 协同器官设施装配的多单元射频光子枪进行束流动力学研究。我们表明，电磁尾流场对束流质量具有显著影响，因而在设计高亲和力电子源时必须考虑其中。
引用
@article{arxiv.2603.11731,
title = {A Scattered-Field Formulation for Coupled Geometric Wakefield and Space Charge Field Simulations in Particle Accelerators},
author = {J. Christ and E. Gjonaj and H. De Gersem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11731},
year = {2026}
}