利用数值模拟对永磁多极边缘场的建模
加速器物理
2020-05-20 v1
摘要
永磁多极（PMM）广泛用于加速器中以聚焦粒子束或约束离子源中的等离子体。PMM 产生的真实磁场由磁场模拟软件计算，然后通过三维磁场图用于粒子跟踪代码。一种常见的替代方法是使用所谓的“硬边”模型，该模型假设边缘场为零来近似 PMM 内部的磁场。本文提出对 PMM 边缘场特性的研究。利用傅里叶多极展开建立了 PMM 磁场的解析模型。提出了一个带有唯一参数 λ 的通用轴向势函数，能够显式依赖于 PMM 长度地重现实际 PMM 磁场（包括其两个边缘场）。推导出了包含轴向边缘场的一阶解析模型。该简单模型满足麦克斯韦方程（curl(B)=0 与 div(B)=0），在需要快速解析计算时可有利地替代“硬边”模型。通过 χ^2 估计量评估了高阶解析多极展开模型的质量。给出了势函数参数 λ 对四极、六极和多极 PMM 几何的通用依赖关系，使得所建模型可用于以多极几何为输入参数的模拟程序中。
引用
@article{arxiv.2003.09306,
title = {Modeling the fringe field of permanent magnet multipoles using numerical simulations},
author = {Thomas Thuillier and Thomas Andre and Jose-Antonio Mendez-Giono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.09306},
year = {2020}
}
备注
7 pages