Тема: Влияние краевых полей в системах фокусировки частиц

Ускоритель заряженных частиц это установка, предназначенная для
формирования пучка частиц высоких энергий во внешних (управляющих)
электромагнитных полях. Под фокусировкой частиц в ускорителях понимают обеспечение необходимых характеристик пучка на выходе из ускорительной установки. В частности, в отличие от оптики, где под фокусировкой подразумевается сведение пучка в малое пятно, в физике пучков частиц
имеется ввиду удержание пучка в определенных поперечных размерах при
транспортировке на большие расстояния. В зависимости от поставленной задачи как к ускорителю, так и к пучку частиц могут выдвигаться различные
требования. В первую очередь это вид ускорителя (линейные, циклические,
индукционные), характер пучка в ускорителе (непрерывный, импульсный),
тип ускоряемых частиц (электроны, протоны, античастицы), энергия, до которой ускоряются частицы (основная единица измерения эВ (электронвольт),
и в современных ускорителях может доходить до ТэВ) и т д. Сложность и
многопараметричность подобных установок приводит к необходимости моделирования на всех этапах решения задачи (от выбора и установки ускорителя
до получения конкретных результатов).
Принцип устройства ускорителей, а так же их применение. В
общем случае ускоритель включает в себя следующие элементы (но в силу
разнообразности ускорителей могут отсутствовать один или несколько элементов):
• вакуумная камера (в случае отсутствия вакуума ускоряемые частицы
будут взаимодействовать с другими частицами, находящимися в рабочей области, что не приведет к желаемым результатам);
• устройство для входа и выхода пучка из ускорителя;
3• фокусирующее устройство (препятствует соударению частиц со стенками вакуумной камеры);
• магниты (искривляют траекторию ускоряемых частиц).
• устройства мониторинга для исследования и коррекции положения и
конфигурации ускоряемых пучков.
В современном мире ускорители заряженных частиц применяются в самых различных сферах человеческой деятельности и с каждым годом сферы
их использования только увеличиваются. На данный момент ускорители широко используются в: медицине (лечение рака, стерилизация медицинского
оборудования, лучевая терапия и т.д.), биологии, химии, промышленности
(для испытания материалов без их разрушения, для производства радиоизотопов, для радиационной обработки материалов и т д), литографии (в том
числе для создания например микроэлектроники), в области физики твердого тела, для модификации свойств материалов (например резины) и т.п. В
работах ( [2], [6], [9], [14]) более подробно изложено о различных видах ускорителей, об их устройстве, различиях и применении.
Данные системы являются очень громоздкими и дорогостоящими, а так
же сложными в плане их сопровождения, вследствие чего требуется их настройка и оптимизация, что является очень сложной перспективной областью
для научных исследований.
Методы фокусировки и факторы на нее влияющие. В ускорительных установках, предназначенных для фокусировки частиц в ускорителях (в зависимости от типа фокусирующего поля) внешнее фокусирующее
поле создается внешними устройствами. Внешняя фокусировка подразделяется на:
4• магнитную (производится статическим или медленно меняющимся магнитным полем);
• электрическую;
• высокочастотную (осуществляется высокочастотным электромагнитным
полем);
• пучковую (с помощью потоков пучков сторонних частиц).
По распределению поля вдоль опорной траектории методы фокусировки
частиц можно разделить на:
• однородные (на частицы действую постоянные фокусирующие силы)
• знакопеременные (при чередовании фокусирующих и дефокусирующих
управляющих устройств).
Купить

В данной работе рассматривается унифицированная модель краевых полей для высокопрецизионных фокусирующих установок, удовлетворяющая
физическим ограничениям. В работе показано, что использованный подход
(матричное представление) позволяет учесть эффекты краевых полей в рамках одного формализма. Так же в работе продемонстрированы плюсы матричного представления: универсальность, гибкость и полиморфизм. А так же,
что при изменении модельной или аппроксимирующей функции в описанной выше модели достаточно изменить только оператор, отвечающий за эту
функцию, при этом логическая структура всей модели и связи между элементами остаются неизменны, что позволяет достаточно легко использовать
различные функции для сравнения. В работе так же был проведен анализ параметризации аппроксимирующей функции, результат которого может быть
использован на этапе конструирования магнитной линзы.
Купить