CST粒子工作室

CST 粒子工作室?

CST 带电粒子与电磁场相互作用通用电动力学效应仿真软件

拥有四个求解器：电子枪、粒子跟踪、自洽互作用(PIC)和尾场求解器 与CST 微波工作室?协同求解时变高频谐振场 与CST 电磁工作室?无缝协同完成电子枪、聚焦磁场、收集极温升仿真 支持多种粒子发射模型：固定能量、空间电荷限制流、温度限制流、场致发射、二次电子发射等 支持PBA 六面体网格 内置材料库，自定义材料 支持各向同性、各向异

性、非线性铁磁材料和导体 支持电磁和开放边界条件 束流粒子状态界面用于接力分段跟踪和互作用仿真 支持加载外部静电场、静磁场和时变谐振电磁场 粒子碰撞平均功率监视器 与CST 电磁工作室协同，仿真粒子碰撞产生的温度变化

支持粒子轨迹图、瞬态定格图、相图等状态图 支持结构尺寸的全参数化 支持任意时域激励信号 支持尾场和阻抗计算 支持波导端口和离散端口信号输入

束流瞬态信号和谐波分析 支持Multipactor 雪崩效应仿真

内嵌优化器和参数扫描器 支持分布式衰减材料仿真 支持近轴磁场Bz 表格分布 支持孤立物体电中性特性 主要应用：粒子加速器加速结构设计、电真空管设计、等离子体源等

C S T 粒子工作室主界面

1

粒子工作室

右边诸图分别为电子枪电位分布、电子枪区直流电子注、PPM 聚焦磁场分布和同轴输出段附近电子在慢波结构中的传输状态（不同颜色代表能量大小）。

行波管整管仿真

采用分段仿真，计及螺旋线夹持杆上的分布式薄膜电阻和集中衰减段的影响，在输入端加载振幅由零逐渐升至给定电平的14GHz 连续信号，保证了仿真的稳定性，减小粒子非线性谐波的影响，在输出端得到RF 输出，经付里叶变换得到

频谱，进行谐波分析。

同轴RF 输入同轴RF 输出

55片PPM 永磁铁电子枪

收集极

Ku 波段螺旋线行波管整管仿真：电子从电子枪通过空间电荷限制流模型发射形成直流电子注，在55片PPM 聚焦下，通过精确的自洽互作用（PIC ）算法，仿真所有731万个宏粒子经过110+89=199个周期的螺旋慢波结构达到收集极。仿真所得增益为45.5dB ，实测增益为44.3dB 。１

1

粒子工作室