box 境界での粒子の扱い
粒子が box の面に達したとき、周期の面では反対側へ回り込み、非周期の面では面ごとに選んだ扱いに従います。 この扱いは、粒子をどの粒子源で作ったかによらず共通です。BEACH は box の外のプラズマを解かないので、 面の外へ出た粒子が戻ってくるかどうかは、ここで選ぶ扱いが代わりに決めます。
面ごとの扱いを選ぶ
Section titled “面ごとの扱いを選ぶ”周期面では速度を保って反対側へ回り込み、反射面では法線速度だけを反転して残り時間を進めます。
| 扱い | 設定 | 粒子に起きること |
|---|---|---|
| 周期 | domain.periodic_axes | 反対側の面へ移り、速度は変えない |
| 開放 | "open" | 脱出する。外部シースとの接続では種別の障壁を適用する |
| 反射 | "reflect" | 法線速度を反転する。位置と接線速度は変えない |
| 再配置つき反射 | "redistributed_reflect" | 法線速度を反転し、面内の位置を一様に選び直す |
[particles.boundary]z_low = "open"z_high = "open"周期の軸は場と粒子に共通の性質なので、[particles.boundary] でも粒子種ごとの設定でも変えられません。
省略した非周期の面は開放です。粒子種ごとに扱いを変えるには [particles.species.boundary] で
inherit(既定値)、open、reflect、redistributed_reflect を選びます。
開放面を横切った粒子は、横切った位置で取り除きます。粒子の電荷は粒子種ごとの脱出電荷
(charge_ledger.csv の escaped_to_infinity_C)に数え、表面電荷は変えません。
外部シースの障壁
Section titled “外部シースの障壁”外部シースとの接続を使うと、上端面を出ていく電子と光電子は、外部シースの零電流根が与える障壁で反射か脱出かを判定します。 障壁電位と面内の戻り位置は外部シースの契約が与えます(外部シースとの接続)。
反射と再配置つき反射
Section titled “反射と再配置つき反射”どちらも法線速度だけを反転し、接線速度を保ちます。reflect は位置を変えません。redistributed_reflect は、
1 つの面での反射では面内の 2 軸の位置を、両端の余白を除く範囲から一様に選び直します。角や辺で複数の面に同時に達したときは、
達した面に含まれない軸だけを選び直します。
上端面での光電子の反射は、閉じた光電子(光電子の放出と電荷の閉じ方)で使います。 同時に複数の面に達したときの判定順は粒子の衝突・境界イベントにあります。
確認する出力
Section titled “確認する出力”| 出力 | 見るもの |
|---|---|
summary.txt | escaped_boundary(境界から出た粒子数) |
charge_ledger.csv | 粒子種ごとの escaped_count、escaped_to_infinity_C |
summary.txt の escaped には、step 上限までに行き先が決まらなかった粒子(survived_max_step)も含まれます。
実際に境界から出た数は escaped_boundary で読みます。
- 開放面の外の電場、折り返す位置、飛行時間、空間電荷は解きません。外部シースの障壁は、零電流根が与える電位差で判定する近似です。
- 反射は、box の面に置いた鏡です。外部のプラズマやシースを表すものではありません。