11503

10566

كارشناسي ارشد

هسته اي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده فيزيك

1395

ده، 108ص.: مصور

ظفراله كلانتري

اكبر پروازيان

آذر تفريحي، محمدحسن علامت ساز

1395/07/14

فيزيك

ID10566

چكيده سييكلوترون يكي از انواع شتابدهندههاي با فركانس راديويي بهشمار ميآيد كه در آن از ميدان الكتريكي جهت شتاب دادن و از ميدان مغناطيسيي جهت هدايت ذرات در مسير دايرهاي استفاده ميشود بهطور معمول سيكلوترون براي شتاب دادن به يونهاي با بار مثبت مورد اسيتفاده قرار ميگيرد اجزاي اصيلي اين شيتابدهندهها شامل الكترومگنت چشمة يوني سيستم خلأ و سيستم فركانس راديويي هسييتند هماكنون در آزمايشييگاه مركزي دانشييگاه صيينعتي اصييفهان و با همكاري دانشييكده فيزيك طرح سيياخت يك سيييكلوترون در حال انجام اسييت موضييوع اين پاياننامه طراحي و شييبيهسييازي منبع يون Penning Ion Gauge PIG بهمنظور چشييمه يوني براي سيييكلوترون اين مركز ميباشييد ابتدا مروري بر منابع يوني مختلا ارا ه و سييسس اسييتفاده از نرمافزار CST براي شيبيهسازي منبع يون مورد بررسي قرار گرفت بهمنظور بهينهسازي هندسه و پارامترهاي منبع يون توليد الكترونهاي ثانويه را كه باعث توليد يون ميشيوند بررسيي كرديم بهمنظور افزايش چگالي پلاسيما در منبع يون افزايش تعداد الكترونهاي ثانويه را با تغيير هندسه و اندازه ميدان مغناطيسيي و ديگر پارامترها بررسيي كرديم با تغيير هندسيه آند از استوانهاي به شيسوريشكل الكترونهاي ثانويه افزايش يافت و با كاهش شييعاع دروني آند شيييسوريشييكل به 1 9 ميليمتر افزايش شييعاع كاتد به 1 ميليمتر تغيير جنس كاتد به تانتاليوم و ي ي ي كاهش ميدان مغناطيسيي به 2 5 تسيلا تعداد الكترونهاي ثانويه بيشيينه شد سسس مگنت سيكلوترون با اندازه 5T را طراحي كرديم و با افزايش ابعاد قطب مغناطيسيي بر روي هسيته مغناطيسيي تغييرات شيدت ميدان را در صيفحه مياني بررسيي كرديم و با بهدسيت آوردن ي ي ي ي پارامتر سيختي مغناطيسيي اندازه انرژي نهايي ذره در شعاع انتهايي را براي قطرهاي مختلا قطب مغناطيسي بهدست آورديم زمانيكه شيعاع قطب مغناطيسيي افزايش يابد هر چند شيدت ميدان مغناطيسيي كاهش يافت ولي مشياهده شيد انرژي جنبشي نهايي ذره افزايش مييابد كه بهدليل افزايش سيختي مغناطيسيي ميباشيد سيسس بهطور تجربي ميدان مغناطيسيي در صيفحه مياني حاصيل از يك مگنت ي ي ي يي ي ي دا مي را در حضيييور Dee از جنس مس و در غيياب آن انيدازهگيري و منحني آنرا رسيييم كرديم انيدازه مييدان مغناطيسيييي در حضور Dee كمي كمتر از اندازه ميدان مغناطيسي در غياب آن است در ادامه منبع يون با دو هندسه آند استوانهاي و شيسوري شكل را درون ميدان 5T طراحي شده در نرمافزار CST قرار داديم و اثر توليد الكترونهاي ثانويه را گزارش كرديم كلمات كليدي 5 شتابگرها 2 سيكلوترون 9 منبع يون 4 PIG نرم افزار شبيهسازي 1 CST الكترون ثانويه

553 Design and simulation of a PIG ion source for cyclotron by accelerator CST software Mahyar Tavakoli mahyar tavakoli@ph iut ac ir tavakolimahyar@yahoo com June 21 2016 Department of Physics Isfahan University of Technology Isfahan IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Prof S Z Kalantari zafar@cc iut ac irAbstractCyclotron is a kind of the radio frequency accelerators in which electric field is used to acceleratethe particles and magnetic field is applied to confine its path in a circular way Cyclotron is usuallyused to accelerate positive charged ions The main components of the accelerator are electromagnet ion source vacuum system and radio frequency supply Department of physics of IUT incooperation with the central laboratory perform a project of manufacturing a cyclotron at IsfahanUniversity of Technology The subject of this thesis is design and simulation of the Penning IonGuage PIG for the cyclotron At first an overview of the different ion sources is presented thenCST software is studied to simulate the ion source In order to optimize the geometry andparameters of the ion source the production of the secondary electrons that generate ions isinvestigated Then the effects of the parameters such as size and magnetic field on the density ofthe plasma in the ion source are studied We have shown that tapered anode increases the secondaryelectrons compare with cylindrical one The optimum conditions to produce secondary electronswere given 3 5 mm for inner radius of tapered anode 5 mm for radius of cathode 0 2 Tesla formagnetic field and tantalum for the cathode material The cyclotron magnet was designed with 1Tfield strength The variation of the magnetic field and magnetic hardness parameter with respect tothe size of the magnetic poles were investigated Then the final kinetic energy of the particle fordifferent diameters were evaluated However magnetic field is decreased by increasing the radiusof the poles magnetic hardness parameter is increased Therefore the kinetic energy of particle isincreased After that the magnetic field was measured with and without copper Dee The presenceof Dee decreased the magnetic field In the following the ion source with cylindrical and taperedanode geometry considered within 1T field designed in CST software and the effect on thesecondary electron production was compared Keywords Accelerators Cyclotron PIG Ion Source CST Software Secondary electron

ظفراله كلانتري

اكبر پروازيان

آذر تفريحي، محمدحسن علامت ساز