Диагностика электронных пучков с помощью краевого переходного излучения
|
Введение 18
1 Возможность диагностики пучка с помощью краевых эффектов ПИ 20
1.1 Получение аналитической формулы для полной плотности интенсивности
КПИ 21
1.2 Проверка формулы на предельные случаи 24
1.3 Оптическая схема для диагностики пучка 28
2 Исследование эволюции угловых распределений ОПИ 30
3 Дифракционное излучение для полубесконечной мишени 33
4 Дифракционное излучение от стрипа 36
4.1 Сравнение Формул для ДИ от стрипа и КПИ 38
5 Зависимости интенсивности от прицельного параметра 43
7 Социальная ответственность 49
7.1Анализ опасных и вредных факторов 50
7.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ПЭВМ 51
7.2.1Организационные мероприятия 51
7.2.2 Технические мероприятия 51
7.2.3 Условия безопасной работы 53
7.3 Электробезопасность 57
7.4 Пожарная и взрывная безопасность 58
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 61
8.1 Потенциальные потребители результатов исследования 61
8.2 Анализ конкурентных технических решений 61
8.3 SWOT-анализ 62
8.4 Планирование научно-исследовательской работы 64
8.5 Определение трудоемкости выполнения НИОКР 65
8.6.1 Разработка графика проведения научного исследования 66
8.6.2 Календарный план-график в виде диаграммы Г анта 68
8.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 69
8.7.1 Расчет материальных затрат НТИ 69
8.7.2 Основная заработная плата исполнителей темы 69
8.7.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 71
8.7.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 72
8.7.5 накладные расходы 73
8.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 74
8.9 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 74
Заключение 77
Список использованных источников 78
1 Возможность диагностики пучка с помощью краевых эффектов ПИ 20
1.1 Получение аналитической формулы для полной плотности интенсивности
КПИ 21
1.2 Проверка формулы на предельные случаи 24
1.3 Оптическая схема для диагностики пучка 28
2 Исследование эволюции угловых распределений ОПИ 30
3 Дифракционное излучение для полубесконечной мишени 33
4 Дифракционное излучение от стрипа 36
4.1 Сравнение Формул для ДИ от стрипа и КПИ 38
5 Зависимости интенсивности от прицельного параметра 43
7 Социальная ответственность 49
7.1Анализ опасных и вредных факторов 50
7.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ПЭВМ 51
7.2.1Организационные мероприятия 51
7.2.2 Технические мероприятия 51
7.2.3 Условия безопасной работы 53
7.3 Электробезопасность 57
7.4 Пожарная и взрывная безопасность 58
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 61
8.1 Потенциальные потребители результатов исследования 61
8.2 Анализ конкурентных технических решений 61
8.3 SWOT-анализ 62
8.4 Планирование научно-исследовательской работы 64
8.5 Определение трудоемкости выполнения НИОКР 65
8.6.1 Разработка графика проведения научного исследования 66
8.6.2 Календарный план-график в виде диаграммы Г анта 68
8.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 69
8.7.1 Расчет материальных затрат НТИ 69
8.7.2 Основная заработная плата исполнителей темы 69
8.7.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 71
8.7.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 72
8.7.5 накладные расходы 73
8.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 74
8.9 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 74
Заключение 77
Список использованных источников 78
Переходное излучение благодаря своим свойствам находит применение в различных областях науки и техники.
В современных ускорителях наблюдается тенденция к уменьшению поперечных размеров пучков, что приводит к увеличению плотности частиц в пучке и, в результате, повышение светимости в ускорителях.
Одним из новых методов измерения пучков заряженных частиц на ускорителях является использование оптического переходного излучения (ОПИ).
Переходное излучение возникает, когда заряженная частица пересекает границы раздела двух сред. Для мишени конечных размеров спектрально - угловые распределения зависят от длины волны за счет краевых эффектов. Этот факт позволяет использовать данное излучение для целей диагностики как положения и сечения электронного пучка.
В данной работе исследовалась зависимость угловых характеристик переходного излучения для частицы, пересекающей мишень на конечном расстоянии от края мишени, а также более общая зависимость характеристик ОПИ для мишени коечного размера. Наряду с ОПИ исследуется зависимость выхода интенсивности фотонов от прицельного параметра для дифракционного излучения (ДИ). Моделирование было проведено в пакете Wolfram Mathematica.
Выпускная квалификационная работа 79 с., 27 рис., 17 табл., 17 источников.
Ключевые слова: краевое переходное излучение, дифракционное излучение, моделирование, Wolfram Mathematica
Объектом исследования является: Краевое переходное излучение
Цель работы - проверить возможность получения информации о поперечном размере пучка из угловых распределений для краевого ПИ и дифракционного излучения.
В процессе исследования проводилось моделирование некоторых характеристик переходного и дифракционного излучений с помощью математического пакета Wolfram Mathematica
Степень внедрения: В настоящее время предмет исследования находится в стадии теоретической проработки.
Область применения: Диагностика пучков заряженных частиц на ускорителях
Экономическая эффективность/значимость работы на данный момент не установлена, так как предмет исследования находится в стадии теоретической проработки.
Современные требования к параметрам ускоряемого пучка предполагают строительство нового поколения ускорителей заряженных частиц, имеющих субмиллиметровые размеры пучка, увеличенную стабильность и многократно улучшенную эффективность ускорения. Для подобных ускорителей необходимо разработать методы диагностики, позволяющие отслеживать параметры пучка. При этом точность существующих методов зачастую недостаточна либо цена их реализации для заданных параметров пучка слишком высока, что заставляет искать новые способы диагностики пучка.
Одним из новых методов измерения параметров пучков заряженных частиц является использование оптического переходного излучения (ОПИ). Это излучение, возникающее при пересечении заряженной частицей границы раздела двух сред. Существующие формулы для описания бесконечной идеально проводящей мишени не зависят от длины волны, но для мишени конечных размеров спектрально-угловые распределения зависят от длины волны за счет краевых эффектов. Этот факт позволяет использовать данное излучение для целей диагностики как положения и сечения электронного пучка. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в последние годы по диагностике пучков на основе ОПИ охватывают широкий круг различных явлений. Были проведены исследования по определению поперечного размера пучка, влияния на угловое распределение некогерентного переходного излучения.
Были проведены исследования аномальных поляризационных эффектов ОПИ на профиль пучка. Поперечный размер пучка был определен с использованием перпендикулярной и параллельной проекций компонент испускаемого излучения. Было зафиксировано уменьшение размера с перпендикулярной проекции компоненты на 15 %. Было предложено использовать распределение наведенного тока усредненного по времени,
Весьма перспективным методом диагностики размера пучка является дифракционное излучение (ДИ). Оптическое дифракционное излучение появляется при движении заряженной частицы в вакууме вблизи мишени. ДИ можно рассматривать как излучение поляризационных токов, возбужденных в веществе полем движущегося заряда. Частицы не взаимодействуют непосредственно с мишенью, что позволяет сохранить параметры пучка почти без изменений. При этом экспериментальные результаты достаточно хорошо согласуются с теорией идеально проводящей бесконечно тонкой мишени.
В современных ускорителях наблюдается тенденция к уменьшению поперечных размеров пучков, что приводит к увеличению плотности частиц в пучке и, в результате, повышение светимости в ускорителях.
Одним из новых методов измерения пучков заряженных частиц на ускорителях является использование оптического переходного излучения (ОПИ).
Переходное излучение возникает, когда заряженная частица пересекает границы раздела двух сред. Для мишени конечных размеров спектрально - угловые распределения зависят от длины волны за счет краевых эффектов. Этот факт позволяет использовать данное излучение для целей диагностики как положения и сечения электронного пучка.
В данной работе исследовалась зависимость угловых характеристик переходного излучения для частицы, пересекающей мишень на конечном расстоянии от края мишени, а также более общая зависимость характеристик ОПИ для мишени коечного размера. Наряду с ОПИ исследуется зависимость выхода интенсивности фотонов от прицельного параметра для дифракционного излучения (ДИ). Моделирование было проведено в пакете Wolfram Mathematica.
Выпускная квалификационная работа 79 с., 27 рис., 17 табл., 17 источников.
Ключевые слова: краевое переходное излучение, дифракционное излучение, моделирование, Wolfram Mathematica
Объектом исследования является: Краевое переходное излучение
Цель работы - проверить возможность получения информации о поперечном размере пучка из угловых распределений для краевого ПИ и дифракционного излучения.
В процессе исследования проводилось моделирование некоторых характеристик переходного и дифракционного излучений с помощью математического пакета Wolfram Mathematica
Степень внедрения: В настоящее время предмет исследования находится в стадии теоретической проработки.
Область применения: Диагностика пучков заряженных частиц на ускорителях
Экономическая эффективность/значимость работы на данный момент не установлена, так как предмет исследования находится в стадии теоретической проработки.
Современные требования к параметрам ускоряемого пучка предполагают строительство нового поколения ускорителей заряженных частиц, имеющих субмиллиметровые размеры пучка, увеличенную стабильность и многократно улучшенную эффективность ускорения. Для подобных ускорителей необходимо разработать методы диагностики, позволяющие отслеживать параметры пучка. При этом точность существующих методов зачастую недостаточна либо цена их реализации для заданных параметров пучка слишком высока, что заставляет искать новые способы диагностики пучка.
Одним из новых методов измерения параметров пучков заряженных частиц является использование оптического переходного излучения (ОПИ). Это излучение, возникающее при пересечении заряженной частицей границы раздела двух сред. Существующие формулы для описания бесконечной идеально проводящей мишени не зависят от длины волны, но для мишени конечных размеров спектрально-угловые распределения зависят от длины волны за счет краевых эффектов. Этот факт позволяет использовать данное излучение для целей диагностики как положения и сечения электронного пучка. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в последние годы по диагностике пучков на основе ОПИ охватывают широкий круг различных явлений. Были проведены исследования по определению поперечного размера пучка, влияния на угловое распределение некогерентного переходного излучения.
Были проведены исследования аномальных поляризационных эффектов ОПИ на профиль пучка. Поперечный размер пучка был определен с использованием перпендикулярной и параллельной проекций компонент испускаемого излучения. Было зафиксировано уменьшение размера с перпендикулярной проекции компоненты на 15 %. Было предложено использовать распределение наведенного тока усредненного по времени,
Весьма перспективным методом диагностики размера пучка является дифракционное излучение (ДИ). Оптическое дифракционное излучение появляется при движении заряженной частицы в вакууме вблизи мишени. ДИ можно рассматривать как излучение поляризационных токов, возбужденных в веществе полем движущегося заряда. Частицы не взаимодействуют непосредственно с мишенью, что позволяет сохранить параметры пучка почти без изменений. При этом экспериментальные результаты достаточно хорошо согласуются с теорией идеально проводящей бесконечно тонкой мишени.
В данной работе исследовалась зависимость угловых характеристик переходного излучения когда, частица пересекает мишень на некотором расстоянии от края, также рассмотрен случай пролета частицы по центру мишени. Кроме того в работе была рассмотрена зависимость угловых характеристик дифракционного излучения. Таким образом, можно предположить, что из угловых распределений ПИ можно получать информацию о поперечном размере пучка
В заключении стоит подвести некоторые результаты:
- Получена аналитическая формула для углового распределения переходного излучения с учетом краевых эффектов.
- Полученные формулы справедливы для любой энергии электронов и излучения в оптическом и инфракрасном диапазонах, где металлическая мишень может рассматриваться как идеальное зеркало. Полученные выражения справедливы для дальней зоны.
- Показано что, переходное излучение пучка, пересекающего мишень вблизи края может быть использовано для диагностики поперечных размеров пучка.
- Рассчитана зависимость выхода интенсивности поляризационного излучения для полубесконечной мишени от прицельного параметра для конечной апертуры детектора
- Рассчитана зависимость выхода интенсивности поляризационного излучения на мишени конечных размеров от прицельного параметра для конечной апертуры детектора
В заключении стоит подвести некоторые результаты:
- Получена аналитическая формула для углового распределения переходного излучения с учетом краевых эффектов.
- Полученные формулы справедливы для любой энергии электронов и излучения в оптическом и инфракрасном диапазонах, где металлическая мишень может рассматриваться как идеальное зеркало. Полученные выражения справедливы для дальней зоны.
- Показано что, переходное излучение пучка, пересекающего мишень вблизи края может быть использовано для диагностики поперечных размеров пучка.
- Рассчитана зависимость выхода интенсивности поляризационного излучения для полубесконечной мишени от прицельного параметра для конечной апертуры детектора
- Рассчитана зависимость выхода интенсивности поляризационного излучения на мишени конечных размеров от прицельного параметра для конечной апертуры детектора