Avec
QuickField™
le calcul des champs électrostatiques est possible en 2D et 3D. Pour des formes complexes,
la 3D est indispensable pour le calcul de capacité, des forces, ou de l'isolement.
Dans le calcul d'éléments de l'électronique optique, cela peut donner ceci :
Calcul 3D QuickField™.
L'étude du tracé de particules, ici des protons, nécessite d'avoir la meilleure précision
possible. Un plan 2D est souvent utilisé dans le cas de forces uniquement électrostatiques.
L'inconvénient d'une coupe obtenue à partir d'une simulation 3D est que des
noeuds fictifs sont créés entrainant des erreurs.
La composante du champ électrique perpendiculaire à l'axe et proche
de cet axe est la plus sujette à des variations importantes. Sa valeur
dépend en effet de la variation Δy proche de zéro.
Ey sur l'axe de l'accélérateur (3D).
Aspect du maillage (3D).
On voit la limitation de tout solveur 3D. Un maillage de 10-20 millions
de noeuds est indispensable pour un minimum de précision, soit plus de 50 millions
d'éléments. Définir un maillage de 10 millions d'éléments en 2D est bien plus efficace.
Il y a deux classes de modèles en 2D : plan (xy) ou axisymmétrique (zr).
Non seulement le nombre de noeuds peut s'élever à plusieurs millions de noeuds
sans difficulté, mais le modèle plan permet d'éviter plus faciement le calcul
sur l'axe oû le dénominateur est proche de zéro.
Particles accelerator mesh.
(10 millions noeuds - xy )
Particles accelerator mesh.
(5 millions noeuds - zr )
Les valeurs de Ey (composante perpendiculaire à l'axe) sont tracés ci-dessous.
Le gain de précision est de 200 pour le modèle plan et de 25 pour le modèle
de symétrie axiale. En théorie la valeur de Ey doit être égale à 0.0 .
Ey sur l'axe de l'accélérateur
(2D plan et axisymmétrique).
Tout d'abord, la trajectoire des particules quel que soit l'angle initial doit rester dans un plan;
L'autre inconvénient et dans le cas du 2D de symétrie axiale est de perdre la trajectoire lorsqu'elle
passe l'axe principal, comme ci-dessous :
Utiliser un modèle 2D permet également d'automatiser le calcul de Ey sur l'axe, soit
en utilisant
LabelMover
, soit
ActiveField
.
En dehors de la difficulté de l'axe, l'étude du champ électrique est rapide et aisé.
Comme on le voit ci-dessous ave l'étude de l'influence de l'angle de l'électrode
négative principale.
Ey sur l'axe de l'accélérateur
(différents angles).
