Skip to main content
SUPERVISOR
Akbar Parvazian,Zafarollah Kalantari
اکبر پروازیان (استاد مشاور) سیدظفراله کلانتری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahyar Tavakoli
مهیار توکلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Cyclotron is a kind of the radio frequency accelerators, in which electric field is used to accelerate the particles, and magnetic field is applied to confine its path in a circular way. Cyclotron is usually used 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 in cooperation with the central laboratory, perform a project of manufacturing a cyclotron at Isfahan University of Technology. The subject of this thesis is design and simulation of the Penning Ion Guage (PIG) for the cyclotron. At first, an overview of the different ion sources is presented, then CST software is studied to simulate the ion source. In order to optimize the geometry and parameters of the ion source, the production of the secondary electrons that generate ions is investigated. Then, the effects of the parameters such as size and magnetic field on the density of the plasma in the ion source are studied. We have shown that tapered anode increases the secondary electrons compare with cylindrical one. The optimum conditions to produce secondary electrons were given: 3.5 mm for inner radius of tapered anode, 5 mm for radius of cathode, 0.2 Tesla for magnetic field and tantalum for the cathode material. The cyclotron magnet was designed with 1T field strength. The variation of the magnetic field and magnetic hardness parameter with respect to the size of the magnetic poles were investigated. Then the final kinetic energy of the particle for different diameters were evaluated. However magnetic field is decreased by increasing the radius of the poles, magnetic hardness parameter is increased. Therefore the kinetic energy of particle is increased. After that, the magnetic field was measured with and without copper Dee. The presence of Dee decreased the magnetic field. In the following, the ion source with cylindrical and tapered anode geometry considered within 1T field designed in CST software and the effect on the secondary electron production was compared.
سیکلوترون یکی از انواع شتاب دهنده های با فرکانس رادیویی به شمار می آید که در آن از میدان الکتریکی جهت شتاب دادن و از میدان مغناطیسی جهت هدایت ذرات در مسیر دایره ای استفاده می شود. به‌طور معمول سیکلوترون برای شتاب دادن به یون های با بار مثبت مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای اصلی این شتاب دهنده ها شامل الکترومگنت، چشمة یونی، سیستم خلأ و سیستم فرکانس رادیویی هستند. هم‌اکنون در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه صنعتی اصفهان و با همکاری دانشکده فیزیک طرح ساخت یک سیکلوترون در حال انجام است. موضوع این پایان‌‌نامه طراحی و شبیه‌سازی منبع یون PIG (Penning Ion Gauge) به‌منظور چشمه یونی برای سیکلوترون این مرکز می‌باشد. ابتدا مروری بر منابع یونی مختلف ارائه و سپس استفاده از نرم‌افزار CST برای شبیه‌سازی منبع یون مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور بهینه‌سازی هندسه و پارامترهای منبع یون، تولید الکترون‌های ثانویه را که باعث تولید یون می‌شوند بررسی کردیم. به‌منظور افزایش چگالی پلاسما در منبع یون، افزایش تعداد الکترون‌های ثانویه را با تغییر هندسه و اندازه میدان مغناطیسی و دیگر پارامترها بررسی کردیم. با تغییر هندسه آند از استوانه‌ای به شیپوری‌شکل، الکترون‌های ثانویه افزایش یافت و با کاهش شعاع درونی آند شیپوری‌شکل به 5/3 میلی‌متر، افزایش شعاع کاتد به 5 میلی‌متر، تغییر جنس کاتد به تانتالیوم و کاهش میدان مغناطیسی به 2/0 تسلا تعداد الکترون‌های ثانویه بیشینه شد. سپس مگنت سیکلوترون با اندازه T1 را طراحی کردیم و با افزایش ابعاد قطب مغناطیسی بر روی هسته مغناطیسی، تغییرات شدت میدان را در صفحه میانی بررسی کردیم و با به‌دست آوردن پارامتر سختی مغناطیسی، اندازه انرژی نهایی ذره در شعاع انتهایی را برای قطرهای مختلف قطب مغناطیسی به‌دست آوردیم. زمانی‌که شعاع قطب مغناطیسی افزایش یابد، هر چند شدت میدان مغناطیسی کاهش یافت ولی مشاهده شد انرژی جنبشی نهایی ذره افزایش می‌یابد که به‌دلیل افزایش سختی مغناطیسی می‌باشد. سپس به‌طور تجربی، میدان مغناطیسی در صفحه میانی حاصل از یک مگنت دائمی را، در حضور Dee (از جنس مس) و در غیاب آن اندازه‌گیری و منحنی آن‌را رسم کردیم. اندازه میدان مغناطیسی در حضورDee کمی کمتر از اندازه میدان مغناطیسی در غیاب آن است. در ادامه، منبع یون با دو هندسه آند استوانه‌ای و شیپوری شکل را درون میدان T1 طراحی شده در نرم‌افزار CST قرار دادیم و اثر تولید الکترون‌های ثانویه را گزارش کردیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی