بهينه سازي مگنت سيكلوترون كلاسيك و بررسي تأثير آن بر ديناميك باريكه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

كارشناسي ارشد

سيكلوترون يك شتابدهنده راديوفركانسي دايروي است كه در آن از ميدان الكتريكي و مغناطيسي به ترتيب براي شتاب دادن و جهت‌دهي ذرات باردار در يك مسير مارپيچ استفاده مي‌شود. طراحي دقيق ميدان مغناطيسي در سيكلوترون اهميت بسيار بالايي دارد چرا كه حفظ شرط همزماني فركانس چرخش ذرات و فركانس راديويي ولتاژ اعمالي توسط اين ميدان صورت مي‌گيرد. ميدان مغناطيسي همچنين وظيفه متمركزسازي باريكه را بر عهده دارد و اگر به درستي طراحي نشود ذرات پراكنده شده و از دست مي‌روند. هم اكنون در دانشكده فيزيك دانشگاه صنعتي اصفهان طرح ساخت يك سيكلوترون كلاسيك در حال انجام است و تعدادي از ابزار مورد نياز موجود مي‌باشد. در اين پايان نامه، طراحي مگنت سيكلوترون كلاسيك و اجزاي آن شرح داده شده است. سپس با هدف بهينه‌سازي ميدان مغناطيسي سيكلوترون براي دستيابي به ميدان 52/0 تسلا شبيه سازي‌هايي در نرم‌افزار CST صورت گرفته است. در اين شبيه‌سازي‌ها،‌ ابعاد بهينه ساختار الكترومگنت (شامل هسته و قاب) بدست آمده است. سپس با استفاده از ساختار نهايي و رسم آن در نرم‌افزار پوآسون سوپرفيش، نمودار شاخص ميدان ترسيم شده است كه نشان مي‌دهد ذره بايد در شعاع 5/7 سانتي متري استخراج شود. همچنين با استفاده از نمودار شاخص ميدان، پايداري افقي و عمودي ذره نيز مورد بررسي قرار گرفته است كه نشان مي‌دهد ذره براي رسيدن به انتهاي مسير در حدود سه نوسان بتاترون عمودي و هفت نوسان بتاترون افقي را تجربه مي‌كند. در نهايت ميدان الكتريكي نيز با استفاده از نرم‌افزار CST شبيه‌سازي شده و با در نظر گرفتن ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي، حركت ذره در همين نرم‌افزار بررسي شده است كه نشان‌دهنده چرخش كامل ذره تا شعاع نهايي و دستيابي به انرژي بالاتر از 90 كيلوالكترون ولت است.

222121

هسته اي

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان