ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ОТКЛОНЯЮЩИХ СТРУКТУР ДЛЯ
МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ В ШЕСТИМЕРНОЕ ФАЗОВОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПРИ ПОВОРОТЕ
СГУСТКОВ ЭЛЕКТРОНОВ.
Выпускная квалификационная работа студента Орлова П.В., 881 группа.МФТИ(ГУ), Факультет Проблем Физики и Энергетики.
Кафедра: Фундаментальные Взаимодействия и космология.Научный руководитель: д.ф.-м.н. Парамонов В.В.
Москва 2012
Содержание:
Введение Постановка задачи Детализация модели и методы решения Полученные результаты Сравнение с зарубежными аналогами Заключение
Введение
Периодические структуры с поперечной компонентой электромагнитного поля
Отклонение и разделение частиц в пространстве
Диагностирование и «гимнастика» пучка
Минимальные собственные искажения в первоначальное распределение частиц.
Рис.1 Pitz Deflettor.
Постановка задачи
Конкретная отклоняющая структура Вариации по толщине диафрагмы и радиусу апертуры Электродинамические характеристики Численное моделирование Критерий линейности поля
Рис.2 Рассматриваемая ОС
Детализация модели и методы решения
Использование CST MWS
Полученные данные
Использование MatlabR2011b
Характеристики системы: Частота ~ 2997.9e+06 Гц Фазовая скорость ~ 0.9957с Радиус апертуры – 13-28мм Толщина диафрагмы – 5.4; 8.1; 10.8; 16.2
мм.
Рис.3 Создание модели
Рис.4 Распределение Электрического поля Рис.5 Проекции полей на оси координат
Добротность
Полученные результаты
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 280.00E+00
2.00E+034.00E+03
6.00E+038.00E+03
1.00E+041.20E+04
1.40E+041.60E+04
1.80E+04
5,4
8,1
10,8
16,2
Q(Rap)
Рис.6 Плоскость зависимости добротности Q от радиуса апертуры и толщины диафрагмы
Рис. 7 Линии зависимости добротности Q от радиуса апертуры при различных толщинах диафрагм
Поперечное шунтовое сопротивление
Полученные результаты
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 280
5
10
15
20
25
30
5,4
8,1
10,8
16,2
Rsh(Rap)
Рис. 8 Плоскость зависимости поперечного шунтового сопротиления от радиуса апертуры и толщины диафрагмы Рис. 9 Линии зависимости поперечного шунтового
сопротивлени от радиуса апертуры при различных толщинах диафрагм
Отношение максимальной амплитуды напряженности Z-й компоненты электрического поля к отклоняющему Ed
Полученные результаты
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 280
2
4
6
8
10
12
5,48,1
10,816,2
Ez/Ed(Rap)
Рис. 10 Плоскость зависимости Ez/Ed от радиуса апертуры и толщины диафрагмы
Рис. 11 Линии зависимости Ez/Ed от радиуса апертуры при различных толщинах диафрагм
Групповая скорость
Полученные результаты
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
-0.0005
0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
5,48,110,816,2
Vgr(Rap)
Рис. 12 Плоскость зависимости групповой скорости от радиуса апертуры и толщины диафрагмы
Рис. 13 Линии зависимости групповой скорости от радиуса апертуры при различных толщинах диафрагм
Максимальное отклонение фазы Ed от линейности
Полученные результаты
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 280.00E+00
1.00E+01
2.00E+01
3.00E+01
4.00E+01
5.00E+01
6.00E+01
7.00E+01
8.00E+01
5,4
8,1
10,8
16,2
Max(Ф-kz)(Rap)
Рис. 14 Плоскость зависимости Max(Ф-kz) от радиуса апертуры и толщины диафрагмы Рис. 15 Линии зависимости Max(Ф-kz) от радиуса апертуры при
различных толщинах диафрагм
График зависимости радиуса апертуры от толщины диафрагмы при минимальном значении модуля групповой скорости, максимально приближенном к 0.
Полученные результаты
4 6 8 10 12 14 16 1817.5
18
18.5
19
19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
Толщина Диафрагмы, mm
Рад
иус
Апе
ртур
ы,
mm
График максимального отклонения распределения фазы от линейного в зависимости от толщины диафрагмы структуры.
Полученные результаты
4 6 8 10 12 14 16 180
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Толщина Диафрагмы, mm
Max
(Ф-k
z),
deg
Сравнение с зарубежными аналогами
ANL deflecting cavity
Rap,mm Freq,MHz Dst,mm Q, E/EdRsh, MΩ/m Defl, deg Vgr
36,5 1292,73 20,88 2,14E+0
4
3,59 2,65 10,56 -1,19E-04
SPARC RF deflector
20 2847,83 9,5 1,52E+0
4
3,94 3,05 7,02 -1,50E-04
ТаблицаВЧ характеристики 2х зарубежных аналогов
4 6 8 10 12 14 16 18 20 220
2
4
6
8
10
12
1.47E+00 1,81
7,02SPARC
2,843,45
10,56 ANL
Толщина Диафрагмы, mm
Max
(Ф-k
z),
deg
График сравнения зависимости максимального отклонения фазы Ed от толщины диафрагмы
Заключение
Получен и отлажен аппарат для моделирования ОС Вычислены ВЧ характеристики Используя данную структуру с толщиной диафрагмы
5,4 mm и радиусом апертуры 19 mm, получено минимальное отклонение от линейности 1,47 deg
2-5 раз меньшее искажение отклоняющего поля в сравнении с зарубежными аналогами