引入散粒噪声的电子束模拟粒子上采样
加速器物理
2023-02-08 v1 计算物理
摘要
本文描述了一种将粒子系统从较少数量上采样至较多数量的算法与数值代码。该方法向上采样后的分布引入了泊松型“散粒噪声（shot-noise）”，这是粒子加速器产生的粒子束中典型的噪声统计特征。该算法应用于代表由粒子加速器建模软件生成的电子束的、数量相对较少的模拟粒子的六维相空间分布，以便随后注入本文用于描述该模型的自由电子激光（FEL）放大器。对 FEL 激射过程的建模通常比对其驱动电子束加速器的建模需要多得多的粒子。FEL 建模软件通常比加速阶段建模需要多得多的模拟粒子，并且需要在引入真实电子分布的正确泊松统计特性的同时增加模拟粒子数。基于该算法开发的数值代码随后用于生成电子束团，注入至非平均三维 FEL 模拟代码 Puffin 中。结果显示与解析理论在定性与定量上均吻合良好。该程序及用户手册可下载获取。
引用
@article{arxiv.2212.07905,
title = {Up-sampling of electron beam simulation particles with addition of shot-noise},
author = {P. Traczykowski and L. T. Campbell and B. W. J. McNeil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.07905},
year = {2023}
}