Vákuumtechnikai méréseim során merült fel az a problémakör, hogy az elektroncsövekben üzem közben beálló potenciáltér, ill. az elektronoptikai eszközökben ennek hatására kialakuló elektronpályák egyszerű módon nem számolhatók ki, azokat mérni meg egyszerűen lehetetlen azért, mert azzal magába a mérendő mennyiségbe avatkoznánk be. A vonatkozó szakirodalom tanulmányozása után azonban kiderült számomra, hogy a probléma nem is olyan reménytelen: az elektroncsövek fejlesztésekor, az '50-'60-as években ugyanis nagyon sok olyan módszert fejlesztettek ki, amelyek tökéletesen alkalmasak voltak a lezajló folyamatok végeredményének kiszámítására. Azóta a számítástechnika hatalmasat fejlődött, így ma már lehetőség van ezen régi módszerek számítógépesítésére és felgyorsítására is. Ezen az úton elindulva készítettem el a SimField végeselem alapú potenciáltér-szimuláló rendszer magját, melynek első eredményei tökéletes összhangban voltak a mérések során kapott adatokkal. Ezek után a program hatalmas nagy fejlődésen ment keresztül, így mára már akár piacképes is lehetne, de még nem érzem igazán eladhatónak, így inkább szolgáltatásként kínálom az érdeklődők részére a program képességeit, melyek röviden az alábbiak:

• Tetszőleges tervezőprogramban - pl. AutoCAD-ben - megrajzolt, majd az elterjedt DXF fájlformátumban elmentett rajzok alapján felépítek egy tetszőleges alakú elektróda-rendszert, mely egyaránt tartalmazhat egyenes és ívelt alakzatokat, rácsokat, lemezeket, gyakorlatilag bármilyen alakzatot. Lehetőség van nyitott, "végtelen" terek modellezésére épp úgy, mint zárt, véges területekére.
• Ezen elektróda-rendszer egyes elektródjaihoz különböző potenciálokat lehet rendelni, majd ezeken potenciálteret lehet számítani végeselem-módszerrel. A rendszer jelenleg max. 4096*4096 pont méretű potenciál-terek modellezésére képes; ennek azonban csak sebességbeli oka van; semmi akadálya nagyobb felbontásnak, bár a gyakorlat szerint már ez is feleslegesen finom.
• A végeselem-algoritmus nem lebegőpontos, hanem speciális módon fixpontos számítással dolgozik, ennek következtében az iterációk során nem halmozódnak a kerekítési hibák. A ciklusok számának növelésével az elérhető pontosság vég nélkül növekszik, így 1% körüli "gyors" részeredményeket is lehet kapni, de akár 0,1% vagy 0,01% pontosságú végeredmény is kiszámolható.
• A kiszámolt potenciáltér szintvonalas ábrázolása viszont már ismét lebegőpontos, így a végeselem háló 4096*4096 felbontásánál sokkal finomabb felbontású görbéket kapunk. A kiszámolt szintvonalas potenciáltér kérhető síkban; de kérhető térbeli ábrázolásban is, amikor a potenciáltér változása vizuálisan is könnyen követhető. A szintvonalas görbe is AutoCAD DXF formátumban készül el, ami így rátehető az eredeti, méretezett rajzra, és együtt is szemlélhetők.
• A SimField rendszer másik kiértékelő szoftvere a katódnak kijelölt objektumból adott irányú és kezdősebességű elektronokat képes "emittálni", majd a potenciáltér hatására bekövetkező sebesség- és pályaváltozásokat szintén nagyon finom felbontásban ábrázolni AutoCAD DXF formátumban. Az elektronok sebességváltozása a pályák kiszínezésével még vizuálisabbá tehető. Az elektronpályák úgyszintén rátehetők az eredeti, méretezett rajzra, és azzal együtt is szemlélhető.
• A rendszer elvileg alkalmas elektrosztatikus ill. mágneses terek szimulációjára is, ill. az elektronpályák mágneses térben bekövetkező elhajlása is számolható, ha van méréssel (lásd a 2 ill. 3 dimenziós mágneses tér szkenneremet a Méréstechnika, vákuumtechnika linknél) vagy szimulációval meghatározott mágneses tér. Jelenleg ezen újabb rutinok fejlesztése folyamatban van, ezért várok olyan megrendelőket, akik szívesen vennének részt a rendszer további fejlesztésében, kipróbálásában.
• A kidolgozott végeselem-algoritmus kiterjeszthető valódi 3 dimenziós szimulációkra is; az ehhez szükséges hardver- ill. szoftverkörnyezet is meg van már tervezve, azonban még nem kerültem kapcsolatba olyan összetett problémával, amely ilyen komoly rendszer kiépítését szükségessé tette volna. Ha azonban ilyen igény felmerülne, a CellComputer Kft-vel közösen vállaljuk olyan speciális cellaszámítógépekből álló, több száz vagy ezer processzoros szuperszámítógépek összeállítását, amelyek képesek akár valós időben is ilyen szimulációk elvégzésére.

     Tetróda-rendszerű elektronágyú által előállított elektronsugarak. A kék színnel jelölt négyzetek a katódok, a sárga körök a vezérlőrácsot, a rózsaszín vonalak a gyorsítórácsot jelölik, míg a piros téglalap az anód. A színjátszó vonalak az egyes elektronpályák, melyek az adott pontban fennálló potenciáltérnek megfelelően változtatják az irányukat és a sebességüket; ez utóbbit jelölik a különféle színek. A barna a legalacsonyabb, a fehér a legmagasabb, 50eV-os sebességet jelöli. Mivel az anód és a katód túlságosan távol van egymástól, és kicsi köztük a feszültség, ezért az elektronok egy potenciálvölgybe kerülnek, ahol lelassulnak, majd az anód közelébe érve újra felgyorsulnak. Ezt is jól lehet látni a színek változásából. A gyorsítórács +25V-os, az anód +50V-os potenciálon van. A vezérlőrácsra adott negatív feszültséggel lehet az elektronágyút lezárni. Ahogy az a szimulációból is látszik, a katód túl széles a rácshoz képest, ezért még lezárt vezérlőrács esetén is van katódáram, ami nem jó. A jobb alsó sarokban látható elrendezésben ezért a katód meg lett rövidítve, így már tökéletesen lehet az elektronágyút a vezérlőráccsal szabályozni.