粒子をどこから入れるか

このページは、粒子を生成する位置と物理的な供給方法から、使う粒子源を選ぶための案内です。 領域内に粒子を置く方法は source.mode、領域外から box 境界を横切らせる方法は [particles.species.inflow] が担当します。

選び方の要点: 指定個数を置くなら volume_seed、外部 plasma reservoir から入れるなら inflow、照射面から光電子を放出するなら photo_raycast を使います。

読了後には、粒子源を一つ選び、詳細設定を読むべき専用ページまたはリファレンスへ進めます。

生成位置から選ぶ

体積・境界面・表面のどこで生成するかによって、個数を直接与える方法と流束から決める方法を使い分けます。

目的	選ぶ設定	粒子数を決める量	生成位置
初期粒子や軌道試験を指定個数で作る	source.mode="volume_seed"	sampling.volume_macro_particles_per_batch	source.pos_low と source.pos_high の間
box 外の plasma から流入させる	inflow	reservoir 流束 × box 面積 × run.batch.duration_s	非周期の box 面
光が当たった表面から放出する	source.mode="photo_raycast"	電流密度、投影面積、run.batch.duration_s	ray が最初に命中した表面

境界流入だけを使う species は、物理パラメータと inflow を指定します。 source.mode と sampling.volume_macro_particles_per_batch は省略し、体積生成などを使う場合に明示します。 省略時は体積生成を行いません。既定値と併用制約は入力パラメータを参照してください。

指定個数を置く: volume_seed

volume_seed は、各 batch に sampling.volume_macro_particles_per_batch 個の粒子を作ります。位置は source.pos_low と source.pos_high が 囲む直方体から、速度は設定したドリフト付き Maxwell 分布から標本化します。

物理的な面流束から個数を求める source ではありません。そのため run.batch.duration_s=0 でも実行できますが、 その batch に物理秒を割り当てることはできません。

外部 reservoir から入れる: inflow

inflow は、非周期の box 面全体を横切る外部 plasma 流入です。選択した面は、粒子が外向きに 到達したときの作用を別途 open にします。通常の開放面では外向き粒子が脱出し、 外部シースでの帰還は Zhao の kinetic 障壁が判定します。

[[particles.species]]
# density, temperature, charge, mass, and macro-particle weight

[particles.species.inflow]
z_high = "reservoir"

入門チュートリアルは、この流入で上端面から電子と陽子を入れます。 Maxwell 分布、面ごとの流束と端数、無限遠の plasma 電位から境界までの補正は 境界から粒子を流入させるで説明します。このモデルは box 外の軌道や 自己無撞着な外部 sheath を解きません。外部 sheath 応答そのものが必要なら Zhao closureを検討してください。

照射面から放出する: photo_raycast

photo_raycast は box 面上の照射開口から ray を飛ばし、最初に命中した三角形から粒子を放出します。 放出元へ残す逆符号電荷、再吸収、closed photoelectron の return は 光電子の放出とライフサイクルで扱います。

生成後の追跡は共通

どの方法で生成した粒子も、同じ粒子追跡へ入ります。

結果	BEACH の処理
三角形へ吸収	命中要素の電荷差分へ加える
open 面から脱出	粒子を除去し、species 別 escape として数える
反射または周期境界を通過	同じ粒子の残り時間を追跡する
particles.tracking.max_steps_per_particle まで生存	未解決 survivor として数え、batch 末尾で破棄する

box 境界を出る粒子の扱いは粒子の escape と return、粒子 event の 判定順は粒子の衝突・境界 eventを参照してください。

次に読むページ

• 形状、粒子源、境界、solver を一つのケースにまとめる: ケースを設計する
• 境界流束と particles.reservoir.phi_infty_v を設定する: 境界から粒子を流入させる
• 表面衝突後の電荷を扱う: 表面はどう帯電するか
• 完全な key と制約を検索する: 入力パラメータ