軌道解析事例 ≫

ELF/BEAM は荷電粒子軌道解析ソフトウェアです。
ELF/MAGIC や ELFIN によって計算された電磁場中の荷電粒子の軌道を計算します。

ELF/BEAM 荷電粒子軌道解析

荷電粒子の軌道上での電場や磁場はソースから直接計算するので、空間メッシュを作る必要はありません。

有限要素法では空間電場・磁場の計算は、空間メッシュのポテンシャルから計算するので精度が落ちますが、ELF/BEAMでは電場・磁場をソースから直接計算するので精度が落ちません。

ソースが作る電場・磁場の計算は解析積分式を用いています。
したがって電場・磁場は要素近傍まで高精度です。

高精度の電場・磁場を使って高精度の荷電粒子軌道解析ができます。
スパッタリング、ブラウン管の解析などが精度良く解析できます。

磁場中の荷電粒子の軌道が計算できます。(ELF/MAGIC+ELF/BEAM)
電場中の荷電粒子の軌道が計算できます。(ELFIN+ELF/BEAM)
電場と磁場中の荷電粒子の軌道が計算できます。(ELF/MAGIC+ELFIN+ELF/BEAM)

オイラー法、4次のルンゲクッタ法、エルフ独自の手法が選べます。
エルフ独自の手法では、少ない計算時間で高精度の計算ができるよう多くの工夫が加えられています。
同じ精度の結果を得るのであればエルフ独自の手法が最も高速です。

縦質量・横質量の式を用いています。
光速度に近くなるまで高精度に計算できます。

荷電粒子間のクーロン相互作用が考慮できます。
荷電粒子が飛んだ軌跡に線分電荷を置き、
その線分電荷が作る電場も考慮して計算を繰り返し、荷電粒子の軌道を計算します。

出力として荷電粒子の位置、速度、加速度が得られます。

高速化

ELFシリーズは高度にベクトル化と並列化をしてあります。
そのため、マルチコアで計算すると、ほぼ全ての部分で高速化されます。

応用分野

・電子顕微鏡
・電子銃
・加速器
・スパッタリング
・平面ブラウン管

これら以外の多くの分野でもELF/BEAMは活用されています。

a:6219 t:5 y:4