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Poisson/Superfish

ソフト名：

Poisson/Superfish
（POISSON、SUPERFISH、PANDIRA等）

ソルバー技術：

有限差分法（FDM）
静磁場・静電場
高周波共振器（固有値）
軸対称・2次元

次元：

2次元・軸対称（r-z）

開発元：

Los Alamos National Laboratory（LANL）
LAACG（Los Alamos Accelerator Code Group）

ライセンス：

米国政府ソフトウェア
無償（輸出規制あり）

ソースコード：

Fortran（非公開）

バイナリ：

Windows版（32bit）
Linux版（限定的）
DOSベースのレガシー版

開発状況：

実質的に開発停止
最終更新：2000年代初期
バグ修正のみ（稀）
後継ソフトなし

プログラム構成：

AUTOMESH（メッシュ生成）
POISSON（静磁場）
PANDIRA（非線形磁場）
SUPERFISH（RF共振器）
SF7（後処理）
FORCE（力計算）

歴史的背景：

1960年代：開発開始
1970-80年代：加速器設計の標準
1990年代：Windows移植
2000年代：実質的停止

適用分野：

- 加速器電磁石設計
- RF加速空洞
- 電子銃・イオン源
- 磁気シールド
- レガシー設計の検証

入出力形式：

独自テキスト形式
CON形式（制御ファイル）
T35形式（出力）
DXFエクスポート（限定的）

現在の状況：

- 新規開発は推奨されない
- 既存設計の保守のみ
- 64bit OS対応なし
- 代替：CST、ANSYS等
- 加速器業界で惰性的使用

制限事項：

- メッシュ数制限（構造格子）
- メモリ制限（32bit）
- GUI非対応
- 3D解析不可
- 並列計算非対応

歴史的意義：

- 加速器設計の先駆者
- 多くの加速器施設で使用
- 検証された計算精度
- 教科書的存在
- ベンチマーク基準

開発：

停止（メンテナンスモード）
新機能追加なし

コメント：

Poisson / Superfish は、アメリカ・ロスアラモス国立研究所 (LANL) によって開発された 古典的かつ実績豊富な電磁界解析ソフトウェア群であり、加速器やマイクロ波工学分野で広く利用されてきた。 主に 2 次元および軸対称構造を対象としており、加速空洞や電磁石の設計において長年の標準的ツールとなっている。

Poisson は静電場・静磁場解析に特化しており、磁石設計やビーム輸送系の評価に用いられる。 一方 Superfish は高周波空洞共振器の解析に用いられ、共振周波数、モード特性、Q 値などを 高精度に算出することができる。これらを組み合わせることで、粒子加速器の電磁石から空洞まで一貫した設計を支援できる点が大きな強みである。

GUI は現代的なものではないが、入力ファイル形式が比較的単純であり、研究者や技術者が パラメトリックに設計条件を変更しながら試行錯誤できる利点を持つ。また、軽量で計算が高速であるため、 現在でも初期設計や教育用途に根強く利用されている。

総じて Poisson / Superfish は、歴史的に加速器設計に不可欠な役割を果たしたソフトウェア群であり、 その信頼性と軽快な操作性から、現代の高度な 3D FEM ソルバと併用されることも多い。

ユーザー利用期間：

2007–2014

設計利用経験：

加速器用電磁石およびデバンチャーの設計