Skip to main content
SUPERVISOR
سیدظفراله کلانتری (استاد راهنما) سجاد محمودپور (استاد مشاور) جواد رحیقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Arefian
امیر عارفیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
Cyclotrons are one of the circular accelerators, which uses electrical field to accelerate the particle and the magnetic field to confine its path in a circular way. This machine is usually used to accelerate the proton and the helium nuclei. The main parts of these kind of accelerators are, electromagnet, radiofrequency system, vacuum and the ion source. Recently, in the Isfahan University of Technology, building a cyclotron is in progress, with cooperation between central laboratory and physics department. The main aim of this thesis is to design some parts of the machine and simulate its electrical and magnetic fields and the particle's dynamics. The vacuum chamber and its flanges were designed, then they were constructed. The mean free path of a proton in hydrogen gas and the needed vacuum pressure was calculated, then we had a review on the methods of making vacuum and measuring it. By solving the particle equations, its path in the X-Y directions was determined and by using that, estimated values of some important parameters were obtained, such as the radius of the chimney. The electrical field in the vacuum chamber was simulated using the Poisson/SuperFish code, then designing the inside of the chamber components was optimized. We had a review of the cyclotron's radio frequency system. Effects of the RF voltage on the particle acceleration were analyzed, and finally the magnetic field was simulated completely using PSF and SF7, then their effects on the particle motion and its stability were analyzed. Keywords : Cyclotron, Electromagnet, Ion source, Radio frequency system, Mean Free Path, Chimney, Poisson/SuperFish, SF7
سیکلوترون ها یکی از انواع شتاب دهنده های دایره ای به شمار می آیند که در آن از میدان الکتریکی جهت شتاب دادن، و از میدان مغناطیسی جهت هدایت ذرات در مسیر دایره ای استفاده می شود. سیکلوترون معمولاً برای شتاب دادن به پروتون و هسته ی هلیوم مورد استفاده قرار می گیرد. این شتاب دهنده ها شامل اجزای اصلی چون الکترومگنت، چشمه ی یونی، سیستم خلأ و سیستم فرکانس رادیویی هستند. هم اکنون در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه صنعتی اصفهان و با همکاری دانشکده ی فیزیک طرح ساخت یک شتاب دهنده ی سیکلوترونی در حال انجام است. موضوع این پایان نامه در راستای طراحی اجزایی از این ماشین و شبیه سازی میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و مسیر حرکت ذره می باشد. اتاقک خلأ و درگاه های آن طراحی و سپس مراحل ساخت آن ها تکمیل شد. مسافت آزاد میانگین برای گاز هیدروژن محاسبه شد و با استفاده از آن خلأ مورد نیاز برای شتاب دادن به پروتون به دست آمد، و در ادامه مروری بر روش های ایجاد خلأ و اندازه گیری آن داشتیم. با حل معادلات حرکت ذره، مسیر آن در صفحه ی x-y مشخص شد و با استفاده از آن تخمینی از مقدار پارامترهای ضروری به دست آمد، مانند شعاع لوله ی هدایت یون. میدان الکتریکی در داخل اتاقک خلأ با استفاده از کد Poisson SuperFish شبیه سازی شد و با استفاده از نتایج آن، طراحی بهینه ی اجزای داخل اتاقک انجام شد. مروری بر سیستم فرکانس رادیویی سیکلوترون داشتیم و اثرات ولتاژ بر شتاب ذره مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و در انتها با استفاده از کد PSF و برنامه ی SF7 به طور کامل میدان مغناطیسی شبیه سازی شد و اثرات مختلف آن بر حرکت ذره و پایداری آن مورد بررسی قرار گرفت. واژه های کلیدی : سیکلوترون، الکترومگنت، چشمه ی یونی، سیستم فرکانس رادیویی، مسافت آزاد میانگین، لوله ی هدایت یون، Poisson SuperFish، SF7

ارتقاء امنیت وب با وف بومی