طراحی و شبیه‌سازی ستون شتابدهنده دوترونی الکترواستاتیکی 2MV

نویسندگان

1 دانشگاه گیلان

2 پژوهشگاه دانش‌های بنیادی

10.22052/5.1.1

چکیده

در این مقاله طراحی و شبیه­ سازی ستون بهینه یک شتابدهنده برای تولید باریکه­ های پروتون و دوترون با انرژی MeV2 ارائه شده است. در طراحی این شتابدهنده، از هندسه شتابدهنده واندوگراف سازمان انرژی اتمی و کدهای رایانه­ای SIMION 7.0، Virtual Device و SIMION Toolkit در طراحی الکترودها و شبیه‌‌سازی میدان‌های الکترواستاتیکی استفاده شده است. در این ستون، باریکه‌ خارج شده از چشمه‌ یونی توسط الکترودهای اولیه که هر یک در پتانسیل کمتری نسبت به الکترود پیشین قرار دارند، به­صورت همگرا وارد ستون شتابدهنده می‌شود، سپس از طریق الکترودهای همسان شتابدهنده و سپس لوله هدایت­کننده پس از رسیدن به انرژی مورد نظر به هدف برخورد می‌نماید. در این مقاله، به کمک شبیه‌سازی­های انجام گرفته و مقایسه آن با فیزیک مسأله، به مطالعه دینامیک رفتار باریکه در میدان الکترواستاتیکی و نیز اثرات هندسه متفاوت الکترودها بر کیفیت باریکه خروجی درون ستون به کمک امیتانس باریکه، پرداخته شده است.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and simulation of 2MV electrostatic accelerator tube

نویسندگان [English]

  • Payvand Taherparvar 1
  • Javad Rahighi 2
1
2
چکیده [English]

In this paper design and simulation of an optimized accelerator tube is presented for the production of light charged particles up to energy of 2 MeV. Geometry of the accelerator tube electrodes was simulated based on the Van De Graaff accelerator tubes of Atomic Energy Organization by SIMION 7.0, Virtual Device and SIMION Toolkit codes. In accelerator tube, the extracted ion beam from the ion source is accelerated and converged thru the initial electrodes which each of the electrodes potential applied are slightly less than the former. Then, beam energy is increased by resemble acceleration electrodes and is guided to the target through drift tube. In this paper, we study beam dynamic in the simulated accelerator tube and effect of the different electrodes on the beam quality by features of the beam emittance criteria.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • SIMION
  • Beam
  • Emittance. Electrode

مراجع

[1] W. Scharf. Particle accelerator and their uses, Harwood academic (1978). [2] R. Hellborg. Electrostatic Accelerator, Springer, New York (2005). [3] S. Koltsov. VIRTUAL DEVICE user’s manual, Saint Petersburg (2006). [4] A.J. Kapadia, G.D. Tourassi, A.C. Sharma, A.S. Crowell, M.R. Kiser and C.R. Howell. Experimental detection of iron overload in liver through neutron stimulated emission spectroscopy, Phys. Med. Biol., 53 (2008) 2633. [5] Elemental analysis of biological materials current problems and techniques with special reference to trace elements; technical reports series No. 197, IAEA Publications, (1980). [6] D.A. Dahl. SIMION 3D version 7.0 user’s manual, (2000). [7] H. Zhang. Ion Sources, Springer, 1999. [8] M.E. Abdelaziz, M.M. Abdelbaki, S.G. Zokhary. CH 2387-9/87/0000-0331 IEEE (1987) 331. [9] D.W.O. Heddle. Electrostatic Lens Systems, second ed, IOP, London, (2000). [10] S. Hamphries. Charged particle beams, John Wiley and Sons, New York, (2002). [11] S.D. Kovaleski. Calculation of the ion extraction boundary of a plasma ion source, IEEE Trans Plasma Sci., 34(1) (2006) 23. [12] J. Ishikawa, F. Sano, T. Takagi. Ion beam extraction with ion space‐charge compensation in beam‐plasma type ion source, J. Appl Phys. 53(9) (1982) 6018. [13] E. Harting, F.H. Read. Electrostatic lenses, Amsterdam, Elsevier, (1976). [14] R. Becker. Numerical simulation of ion‐beam formation, Rev. Sci. Instrum. 67(3) (1996) 1132. [15] K.E. Koltay, P.B. Pauspertl. Revue De Physique, 12 (1977) 1481. [16] High Voltage Engineering, Europa, B.V. Amersfoort, the Netherland (1980). [17] R.D. Cook, D.W.O. Heddle. The simple accurate calculation of cylinder lens potentials and focal properties, J.phys.E: Sci Instrum, 9 (1976) 279. [18] I. Michael, E.D. Berners, F.J. Eppling, D.J. Knecht, L.C. Northcliffe and R.G. Herb. Review of Sci. Instrum, 30(10) (1959) 855. [19] A. Maitland, New Derivation of vacuum breakdown, J. Appl. Phys. 32 (1961) 2399

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار