تأثیر نوع پیکربندی مگنت های مغناطیسی و الکترودهای الکتریکی بر عملکرد سامانه طیف سنج جرمی یون تامسون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

10.22052/rsm.2026.257772.1152

چکیده

در این مقاله، به بررسی مقایسه‌ای از سامانه طیف سنج جرمی یون تامسون با دو نوع پیکربندی منحرف کننده متفاوت به‌صورت مدل‌سازی سه بعدی توسط نرم افزار کامسول به‌صورت پرداخته شده است. در این مطالعه، دو نوع منحرف کننده مجزا و مشترک که در آن‌ها مگنت‌های مغناطیسی و الکترودهای الکتریکی به‌ترتیب به‌صورت جدا از هم و یا در کنار هم با مشخصات هندسی کاملاً یکسان به‌کار گرفته شده است. در مدل‌سازی انجام شده در میدان مغناطیسی 248/0 تسلا و میدان الکتریکی 300 کیلو ولت بر متر به بررسی رفتار یون‌های هیدروژن، نیتروژن و کربن با بازده انرژی 20 تا 60 کیلوالکترون ولت خواهیم پرداخت. در ادامه با توجه به ردهای سهمی شکل در فاصله یکسانی از منحرف کننده برای هر دو حالت،به بررسی مزایا و معایب هر دو نوع سیستم پرداخته خواهد شد. در مدل‌سازی انجام شده در میدان مغناطیسی 248/0 تسلا و میدان الکتریکی 300 کیلو ولت بر متر به بررسی رفتار یون‌های هیدروژن، نیتروژن و کربن با بازده انرژی 20 تا 60 کیلوالکترون ولت خواهیم پرداخت. در ادامه با توجه به ردهای سهمی شکل در فاصله یکسانی از منحرف کننده برای هر دو حالت، به بررسی مزایا و معایب هر دو نوع سیستم پرداخته خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of the Configuration Type of Magnetic Magnets and Electric Electrodes on Thomson Ion Mass Spectrometer System

نویسندگان [English]

  • Samaneh Fazelpour
  • Amir Chakhmachi
  • Abdolreza Esmaili
  • Zohre Dehghani
  • Ali Nasiri
Plasma Physics and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 14155-1339, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, a 3D comparative study of the Thomson ion mass spectrometer system with two different types of deflector configurations by COMSOL software is presented. In this study, two types of separate and common deflectors were used, in which magnetic magnets and electric electrodes were used separately or together, respectively, with same geometric specifications. In this simulation, in magnetic field of 0.248 Tesla and an electric field of 300 kV/m, we will examine the behavior of hydrogen, nitrogen, and carbon ions with energy range of 20 to 60 keV. Considering the parabolic traces at the same distance from the deflector for both cases, the advantages and disadvantages of both types of systems will be examined.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ion sources
  • Thomson spectrometer
  • Electric field
  • Magnetic field
  • Detec

مراجع

  1. H. R. Kaufman, S. R. Raymond. Ion source design for industrial applications. AIAA J. 20 (6) (1982) 745-760.
  2. I. G. Brown. The Physics and Technology of Ion Sources. John Wiley & Sons, 2004.
  3. N. V. Gavrilov, G. A. Mesyats, S. P. Nikulin, G. V. Radkovskii, A. Elkind, A. J. Perry, J. R. Treglio. New broad beam gas ion source for industrial application. J. Vacuum Sci. Techno. A: Vacuum Surfaces Films14 (3) (1996) 1050-1055.
  4. V. V. Zhurin. Industrial Ion Sources: Broadbeam Gridless Ion Source Technology. John Wiley & Sons, 2012.
  5. A. E. Giannakopulos, B. Thomas, A. W. Colburn, D. J. Reynolds, E. N. Raptakis, A. A. Makarov, P. J. Derrick. Tandem time-of-flight mass spectrometer (TOF-TOF) with a quadratic-field ion mirror. Rev. Sci. Instrum. 73 (5) (2002) 2115-2123.
  6. A. Alejo, D. Gwynne, D. Doria, H. Ahmed, D.C. Carroll, R. J. Clarke, D. Neely, G. G. Scott, M. Borghesi, S. Kar. Recent developments in the Thomson Parabola Spectrometer diagnostic for laser-driven multi-species ion sources.J. Instrument. 11 (10) (2016) C10005.
  7. J. A. Cobble, K. A. Flippo, D. T. Offermann, F. E. Lopez, J. A. Oertel, D. Mastrosimone, S. A. Letzring, N. Sinenian. High-resolution Thomson parabola for ion analysis. Rev. Sci. Instrum. 82 (11) (2011).
  8. J. Teng, S. K. He, Z. G. Deng, B. Zhang, W. Hong, Z. M. Zhang, B. Zhu, Y. Q. Gu. A compact high resolution Thomson parabola spectrometer based on Halbach dipole magnets. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 935 (2019) 30-34.
  9. M. Salvadori, M. Sciscio, G. Di Giorgio, M. Cipriani, P. L. Andreoli, G. Cristofari, R. De Angelis, D. Giulietti, F. Consoli, D. Margarone. Univocal discrimination of α particles produced by 11B (p, α) 2α fusions in laser-matter experiments by advanced Thomson spectrometry. Laser Particle Beams2023 (2023) e6.
  10. C. Salgado-López, J. I. Apiñaniz, J. L. Henares, J. A. Pérez-Hernández, D. de Luis, L. Volpe, G. Gatti. Angular-resolved Thomson parabola spectrometer for laser-driven ion accelerators. Sensors22 (9) (2022) 3239.
  11. D. Jung, R. Hörlein, D. Kiefer, S. Letzring, D. C. Gautier, U. Schramm, C. Hübsch, R. Öhm, B. J. Albright, J. C. Fernandez, D. Habs. Development of a high resolution and high dispersion Thomson parabola. Rev. Sci. Instrum.82 (1) (2011).
  12. D. Gwynne, S. Kar, D. Doria, H. Ahmed, M. Cerchez, J. Fernandez, R. J. Gray, J. S. Green, F. Hanton, D. A. MacLellan, P. McKenna. Modified Thomson spectrometer design for high energy, multi-species ion sources. Rev. Sci. Instrum.85 (3) (2014).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار