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多年来，General Particle Tracer (GPT) 软件包已成为加快器和束线设计领域中宽泛利用的仿真工具。GPT 基于全三维粒子追踪技术，为钻研带电粒子在电磁场中的三维及非线性效应提供了坚实的基础。所有内置束线组件以及表部二维/三维场图均可肆意搁置和定向，以仿照复杂装置并钻研其对准误差的影响。

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GPT 选取嵌入式五阶龙格-库塔算法，并配有自适应步长节造，在确保推算精度的同时将推算功夫节造在较短。软件提供了多种二维和三维空间电荷模型，其中蕴含一种先进的三维点阵-网格步骤，其推算功夫与粒子数成 O(N) 的线性关系。得益于其现代化的软件架构，用户能够方便地对 GPT 进行扩大，以执行针对特定利用的高度尺度化推算。软件的分层数据分析、自动参数扫描、内置优化职能以及图形输出能力，使得仿真了局可能得到急剧且详尽的分析解读。

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GPT 3.5 版本亮点

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新颁布的 GPT 3.5 版本蕴含多项机能改进及以下新职能：

• 自旋追踪（相对论情景）。
• 支持内存映射的三维场图。
• 支持三维场图中的非均匀网格线散布。
• 颁布 MacOSX 版本，提供兼容 Intel 和 Apple Silicon (M1) 处置器的二进造文件。
• 有关同步辐射？橄治叨扰渲茫ù饲拔ザ啦罚。
• 简化三维坐标变换的暗示法。
• 当存在导数信息时，提高了一维场图的推算精度。

注明：内存映射技术可确保场图在多个 GPT 过程间共享。在进行多核优化或统一场图在单个 GPT 仿真中被屡次挪用时，该技术能有效削减内存压力。

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GPT-BEM（天堑元步骤）

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自 GPT 3.3 版本起，软件提供了一个独立扩大包，用于推算全三维静电场和静磁场，其精度是通例有限元代码无法达到的。这种精度对于设计新一代电子显微镜及有关利用格表沉要。鉴于其高度要求性，BEM 求解器作为独立产品提供。

• 分层天堑元步骤求解器
• 支持数百万个表表三角形
• 可达高于 10?? 的相对精度
• 支持静电场与静磁场推算
• 高达五阶的像差分析职能
• 高达七阶的多极场分量输出

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GPT 是否适合您？

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只管 GPT 的职能和图形用户界面极大简化了加快器与束线设计的工作，但该软件并不适合入门者。其进建曲线较为峻峭，这是由于无论使用何种工具，使用粒子追踪代码自身就必要具备对应技术。

• GPT 画图职能
• 场导入
• 网络器设计
• 求根与求解
• GPTwin
• 用户界面

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产品版本对比

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GPT 不是一个黑箱式仿真软件包：其所有的内部推算过程和所有三维电磁场配置均有齐全文档注明。此表，所有内置元素的源代码都是盛开的，方便用户为自界说束线组件开发模型。

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GPT 版本：?所有新?GPT 版本均运行于 Microsoft-Windows、Linux 和 Mac OS X。然而，Linux 和 Mac 版本不蕴含图形化的“GPTwin”用户界面，因而无法产生图形输出。GPT 3.1 版本的重要特点是选取了分歧的追踪引擎，输出速度更快且更正确。1xBET多指标基因优化器起初在 GPT 3.2 版本中引入，3.3 版本的重要新增内容是 wakefield 和 CSR 职能。GPT 3.5 版本蕴含自旋追踪和机能加强，如内存映射的三维场映射。

关于分歧 GPT 版本的更具体信息，请拜见下表：

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GPT 版本	2.8? ? ? ? ?	3.0	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5
GPT 主题技术	√	√	√	√	√	√	√
- 活动求解器的三维相对论方程			√	√	√	√	√
- 急剧且正确的功夫/地位输出					√	√	√
- 韦克菲尔着纂 CSR					√	√	√
- FEL 相互作用	1D	1D			√	√	√
- 旋转跟踪							√
GPT-BEM（天堑元素法）1）
- 带 STEP 导入的画图组件	N/A				√	√	√
- 静电场求解器	N/A				√	√	√
- 磁静场求解器	N/A					√	√
- 三维像差分析阶数	N/A				第三	第五	第五
- 多极输出	N/A					轴向	3D
太空冲锋
- 多栅点粒子单元	√	√	√	√	√	√	√
- 粒度/随机效应		√	√	√	√	√	√
光束线建模
- 所有光束线组件的三维定位	√	√	√	√	√	√	√
- 1D/2D/3D 场图	√	√	√	√	√	√	√
- 内存映射场映射							3D
- 自界说元素	√	√	√	√	√	√	√
- 集电器设计与天堑元素	√	√	√	√	√	√	√
前处置与后处置
- 多维参数扫描	√	√	√	√	√	√	√
- 分层数据分析	√	√	√	√	√	√	√
- 多指标遗传优化器				√	√	√	√

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GPT 3.5 版本平台? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??	? ?MS-Windows??	Mac OSX	Linux?	MPI-簇?
处置器	英特尔	?英特尔与 M1/2??	?英特尔与 AVX2??	?英特尔与 AVX? 2
“GPTwin”图形用户界面?? ?	√
多核跟踪、扫描与优化	√	√	√	√
MPI 跟踪、扫描与优化				openMPI3
GPT-BEM 的可用性	√	√	√	√

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【英文介绍】

General Particle Tracer (GPT) is a widely used simulation tool for accelerator and beam line design. It employs full 3D particle tracking to study charged particle dynamics in electromagnetic fields, including nonlinear and 3D effects. Built-in components and external field maps can be arbitrarily placed and oriented, and an adaptive Runge-Kutta integrator ensures accurate and efficient computation. Space-charge models, including a fast O(N) 3D particle-mesh method, are available.

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GPT-BEM?is an extension (available since v3.3) that calculates electrostatic and magnetostatic fields in full 3D with a precision surpassing conventional Finite Element codes—essential for advanced electron microscopy applications. Key features:

Hierarchical Boundary Element Method (BEM) solver

Handles millions of surface triangles

Relative accuracy >10??

Supports both electrostatic and magnetostatic fields

Aberration analysis up to 5th order

Multipole output up to 7th order

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GPT v3.5 introduces spin tracking, memory-mapped 3D fieldmaps (reducing memory usage), native MacOSX (Intel/Apple Silicon) support, and more. GPT is not a black box: all internal calculations are documented, and source code for built-in elements is available for user extensions.

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