Заказать работу


Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Влияние краевых полей в системах фокусировки частиц

Работа №70701
Тип работыДипломные работы, ВКР
Предметматематика
Объем работы36
Год сдачи2016
Стоимость4750 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено 8
Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Введение 3
1 Формализация и постановка задачи 10
1.1 Основные понятия и определения 10
1.2 Математическое моделирование ЗФС.
Линейный случай 12
1.3 Математическое моделирование ЗФС.
Нелинейный случай 15
1.4 Выбор информационных технологий 16
2 Краевые поля 18
2.1 Начальные условия 18
2.2 Учет краевых полей в математической модели 19
2.3 Управляющие параметры 22
2.4 Параметризация функции Энге 23
3 Вычислительный эксперимент 28
3.1 Оценка точности 28
3.2 Аппроксимация экспериментальных данных 28
3.3 Влияние краевых полей на фокусировку частиц 29
Заключение 34
Литература


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).

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


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.


[1] Абрамович С. Н., Завьялов Н. В., Звенигородский А. Г., Игнатьев И. Г., Багилин Д. В., Мельник К. И., Пономарев А. Г. Оптимизация зон-доформирующей системы ядерного сканирующего микрозонда на базе электростатического перезарядного ускорителя ЭГП-10. Ж. техн. физ. N 2, 2005, т.75, стр.6-12
[2] Агафонов А.В. Ускорители в медицине. // 15-е совещ. по ускорит. заряж. част. Т. 2. Протвино, 1996.
[3] Андрианов С. Н. Динамическое моделирование систем управления пуч-ками частиц. СПбГУ, СПб, 2004
[4] Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы. М. Мир, 1976. 704 с.
[5] Гаврилов Н.М., Сомов С.В. Оборудование для работы с ускоренными пучками. М. НИЯУ МИФИ, 2010. 224 с.
[6] Забаев В.Н. Применение ускорителей в науке и промышленности Томск: Изд-во ТПУ, 2008. -190 с.
[7] Иванов А. Н. Нелинейное матричное интегрирование спин-орбитальной динамики заряженных частиц. СПбГУ, СПб, 2015
[8] Мартиросян, Ю. Л. Исследование эффектов краевых магнитных полей в накопительных кольцах. Журнал технической физики. 2003 Т. 73, Вы-пуск 10, с. 113-115.
[9] Роузен Л. Применение ускорителей заряженных частиц. УФН, 1972 т. 106, вып.4, с.664-671
[10] Терешонков Ю. В. Математическое моделирование зондоформирующих систем с учетом краевых полей. СПбГУ, СПб, 2010
[11] Штеффен К. Оптика пучков высокой энергии. М. Мир, 1969. 223 c.
[12] Berz M., Erdelyi B., Makino K. Fringe field effects in small rings of large acceptance. // Phys. Rev. ST Accel. Beams 2000. Vol. 3. № 124001, P. 1-11
[13] Berz M., Makino K. COSY INFINITY Version 8.1 User’s Guide and Reference Manual. Michigan State University, 2002. 77p.
[14] Minea, R.; Oproiu, C.; Pascanu, S.; Matei, C.; Ferdes, O. Preliminary research concerning the use of electron accelerators to improve the conservability and to extend the shelf-life of fruits and vegetables. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, B, Volume 113, Issue 1, p. 99-102
[15] Malitsky N., Talman R. UAL User Guide. Brookhaven National Laboratory, 2002, 110p.
[16] Venturini M. Scaling of third-order quadrupole aberrations with fringe field extension. // IEEE Particle Accelerator Conference, 1999, vol.3 p.1590 - 1592
[17] R.M.G.M. Trines, J.I.M. Botman, S.J.L. van Eijndhoven, H.L. Hagedoorn, T.J. Schep Modeling the fringe fields of a multipole device. // 1998 European particle accelerator conf. vlo.3, p. 1969-1971
[18] http://mad.web.cern.ch/mad/


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.

Пожалуйста, укажите откуда вы узнали о сайте!


Подобные работы


© 2008-2021 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.