Garfield++ 与 neBEM 的并行化以模拟 RPC 中的空间电荷效应
仪器与探测器
2023-10-06 v3
摘要
雪崩、饱和雪崩和流注的数值模拟有助于我们理解阻性板室的探测器物理。对 RPC 内部雪崩以及从雪崩到饱和雪崩再到流注转变的三维 Monte Carlo 模拟，可能有助于寻找最佳电压和替代气体混合物。这项任务对资源的消耗极大，尤其是当空间电荷效应变得重要时，而这往往与这些器件的重要运行机制相吻合。通过动态改变 RPC 内部的电场，空间电荷在决定探测器的响应方面起着至关重要的作用。在本工作中，提出了一种用于计算 RPC 内部动态空间电荷场的数值模型，并在 Garfield++ 框架中予以实现。通过将空间电荷建模为大量线电荷，并使用多线程技术 OpenMP 来计算电场、漂移线、电子增益和空间电荷场，使得时间消耗保持在合理范围内成为可能。为此，在 Garfield++ 中引入了一个新类 pAvalancheMC。这些计算已用现有求解器的结果成功验证，并提供了一个示例以展示 pAvalancheMC 的性能。此外，还讨论了雪崩转变为饱和雪崩的细节。计算了定时 RPC 的感应电荷分布，并用实验验证了结果。
引用
@article{arxiv.2211.06361,
title = {Parallelization of Garfield++ and neBEM to simulate space charge effects in RPCs},
author = {Tanay Dey and Purba Bhattacharya and Supratik Mukhopadhyay and Nayana Majumdar and Abhishek Seal and Subhasis Chattopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.06361},
year = {2023}
}