Nghiên cứu chuyển động của electron trong máy gia tốc tuyến tính RF

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ***** NGUYỄN HẢI CHÂU NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH RF Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử, Hạt nhân Năng lượng cao Mã số: 604405 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HUY BÍCH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH–NĂM 2013 LỜI CẢM ƠN Với đồng ý Bộ môn Vật lý hạt nhân–Khoa Vật lý Vật lý kỹ thuật– Trường Đại học Khoa Học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành xong đề tài Thông qua luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành mộc mạc đến: o TS NGUYỄN HUY BÍCH: người tận tình định hướng chỉnh sửa cho thực luận văn o ThS TRỊNH HOA LĂNG: người giúp đỡ nhiều trình thực luận văn o GS–TS ITAHASHI: người giảng dạy cung cấp cho nhiều tài liệu quý giá máy gia tốc để giúp cho luận văn hoàn thiện o Các thầy cô phản biện hội đồng chấm luận văn cho nhận xét góp ý quý giá luận văn o Các thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân–Khoa Vật Lý Vật lý Kỹ thuật–Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy hướng dẫn suốt trình học cao học o Gia đình bạn lớp cao học Vật lý Hạt nhân K21 ủng hộ suốt thời gian qua Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 NGUYỄN HẢI CHÂU MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC………………………………………………………… ………………1 DANH MỤC BẢNG BIỂU……………………………………………………… DANH MỤC HÌNH VẼ………… …………………………………………… DANH MỤC KÍ HIỆU…………………………………………………………… MỞ ĐẦU……………… ………………………………………………… …… CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ MÁY GIA TỐC……………… …………………11 1.1 Các cột mốc phát triển máy gia tốc……… ……………… ….11 1.2 Ứng dụng máy gia tốc khoa học ứng dụng ………………………… 18 1.2.1 Ứng dụng máy gia tốc y học……………… … ……………….18 1.2.2 Ứng dụng máy gia tốc công nghiệp………… ……………… 19 1.3 Ứng dụng máy gia tốc khoa học bản……………… ………………22 1.4 Ứng dụng máy gia tốc tuyến tính RF Việt Nam giới … … .24 CHƯƠNG NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CỦA MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH RF…………………… ……………………………… …………………………28 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy gia tốc tuyến tính RF………………………………….28 2.2 Các phận cấu tạo máy gia tốc tuyến tính RF…………… 30 2.2.1 Ống dẫn sóng………………… ……………………………………….30 2.2.1.1 Ống dẫn sóng kiểu disk-loaded……………… ……………… 31 2.2.1.2 Ống dẫn sóng kiểu coupled-cavity………………… …………33 2.2.2 Nguồn phát khuếch đại sóng……… ……………………………….34 2.2.3 Nguồn phát electron………………………… ……………………… 34 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TỌA ĐỘ CỦA ELECTRON TRONG MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH RF……….……… …37 3.1 Chuyển động tương đối electron ống dẫn sóng ……… ……… 37 3.2 Khảo sát điện từ trường ống dẫn sóng………………………………… 45 3.3 Chuyển động electron theo trục ngang ống dẫn sóng………………46 3.3.1 Khảo sát trường hợp chuyển động electron theo trục ngang tọa độ  …….………… ……………………………… ……………… 46 3.3.2 Xây dựng chương trình tính tọa độ r electron….…….….…… … 49 3.3.3 Phân tích số liệu thu được… …….……………………………………52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………… ……………58 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 60 PHẦN PHỤ LỤC……….…………………………………………………………63 DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Ưu nhược điểm loại máy gia tốc sản suất đồng vị phóng xạ……………………………………………… …………………………26 Bảng 1.2: Tình hình máy gia tốc linac Việt Nam……….…… ……….27 Bảng 3.1: Bảng giá trị an …………………… ………………………47 Bảng 3.2: Các thông số máy gia tốc tuyến tính RF…….………… ….54 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Máy gia tốc cyclotron sản xuất Zurich Thụy Sĩ, năm 1937…………………………………………………………………………… …12 Hình 1.2: Máy gia tốc synchroton……………………… ……………….15 Hình 1.3: Máy gia tốc betatron 25 MeV …………………………………16 Hình 1.4: Máy gia tốc linac dùng sóng RF 100 MeV Úc…….…………18 Hình 1.5: Hệ chụp ảnh phóng xạ dùng phim……………………………….20 Hình 1.6: Máy gia tốc LHC (Large Hadron Collider) đặt CERN…… 24 Hình 1.7: Máy gia tốc tevatron…………………………………… ………25 Hình 1.8: Máy gia tốc synchrocyclotron 600 MeV lắp đặt Cern, năm 1957……………………………………………………… …………………27 Hình 1.9: Máy gia tốc linac dùng xạ trị ung bướu Bệnh viện Chợ Rẫy……………………………………………………………………… ……….30 Hình 1.10: Máy gia tốc trị xạ prise mua từ hãng Elekta (Anh) với kinh phí 28 tỷ đồng lắp đặt Viện y học phóng xạ Ung bướu quân đội… 30 Hình 1.11: Eclipse HP (Siemens) máy gia tốc cyclotron dùng để sản xuất đồng vị phóng xạ xạ hình Bệnh viện Chợ Rẫy……… … …………… 30 Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy gia tốc tuyến tính RF……… ………….31 Hình 2.2: Hình dạng chùm hạt ống dẫn sóng……… …… …….…32 Hình 2.3: Ống dẫn sóng kiểu disk-loaded……… ……………………….33 Hình 2.4: Các thông số ống dẫn sóng disk-loaded… ………….…….34 Hình 2.5: Trường gia tốc cho kiểu từ trường ngang hốc hình trụ……35 Hình 2.6: Ống dẫn sóng kiểu doupled-cavity…… ………………….……36 Hình 2.7: Nguồn phát electron catốt quang điện…… ……….……38 Hình 3.1: Phương pháp Euler…………………………………… ……….52 Hình 3.2: Đồ thị thể tọa độ r electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0   )……………………………… 55 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn lượng H electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0   )……………………… … 56 Hình 3.4: Đồ thị thể tọa độ r electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0  )……………………………… 57 Hình 3.5: Đồ thị thể tọa độ r electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau  ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0   )………………………….… 58 Hình 3.6: Đồ thị thể tọa độ r electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau  ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0   )…………………………… 59 DANH MỤC KÍ HIỆU Ý nghĩa Kí hiệu A Thế vectơ E Cường độ diện trường p Động lượng a Bán kính lỗ an Hệ số khai triển Fourier b Bán kính bên hốc tăng tốc b0 Bán kính ống dây quấn bên ống dẫn sóng c Vận tốc ánh sáng chân không d Chiều dài hốc tăng tốc e Điện tích nguyên tố f Tần số sóng điện từ Gi Biểu thức liên hệ đổi biến H Hàm Hamilton I Cường độ dòng điện chạy qua ống dây J Hàm Bessel k Số sóng Ki Hàm Hamilton suy rộng kn Số sóng truyền theo trục z L Chiều dài ống dây quấn bên ống dẫn sóng m Khối lượng tương đối tính m0 Khối lượng nghỉ q Điện tích  Tần số góc sóng điện từ T Động t Thời gian  Ý nghĩa Kí hiệu TE Chế độ hoạt động Transverse Electric mode U Thế v Vận tốc electron vg Vận tốc nhóm sóng vp Vận tốc pha sóng  Biến số thời gian suy rộng hàm Hamilton suy rộng K  Động lượng suy rộng kin  Động lượng suy rộng theo động Thời gian sóng RF truyền qua hốc 0 Độ thay đổi pha sóng RF qua hốc tăng tốc TM Chế độ hoạt động Transverse Magnetic mode RF Radio Frequency- Tần số vô tuyến TeV Tetra electron volt MeV Mega electron volt MỞ ĐẦU Ngày nay, sống người đạt thành công rực rỡ phải đối mặt với không thách thức mang ý nghĩa tồn vong Để vượt qua điều đó, loài người không ngừng tìm kiếm, sáng tạo lĩnh vực đời sống khoa học công nghệ lĩnh vực chủ lực Do đó, thành công khoa học cộng ứng dụng cách sâu rộng, toàn diện vào sống đại toàn giới Nó giúp người làm chủ tri thức, mở rộng giới hạn Nên Việt Nam đứng xu hướng Với mục tiêu trở thành nước công nghiệp phát triển vào năm 2020, nước ta đề dự án lớn việc ứng dụng rộng rãi thành tựu khoa học công nghệ Một dự án tiến hành ứng dụng máy gia tốc lĩnh vực công nghiệp, y học nghiên cứu khoa học Máy gia tốc thiết bị điện tử dùng để gia tốc hạt mang điện electron, prôtôn, deuteron hay ion nặng khác đạt đến lượng mong muốn định Tại Việt Nam, máy gia tốc lắp đặt vào năm 1974 để phục vụ cho nghiên cứu khoa học Theo thời gian, số lượng máy gia tốc xuất ngày nhiều trung tâm nghiên cứu khoa học Trường đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai công nghệ xạ,… Ngoài ra, nhiều máy gia tốc lắp đặt bệnh viện để phục vụ cho việc chẩn đoán điều trị bệnh Có thể nói máy gia tốc dần trở nên phổ biến nước ta Chắc chắn tương lai không xa kỹ thuật gia tốc nước ta phát triển Trên thực tế nay, Việt Nam có số lượng đáng kể máy gia tốc tuyến tính linac, cyclotron sử dụng bệnh viện, sở công nghiệp Hàng năm, nước ta nhập hệ máy gia tốc tuyến tính Với xu hướng phát triển công nghệ gia tốc vậy, việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động cấu tạo máy gia tốc tuyến tính điều cần thiết 10 r (mm) 2.5 1.5 z (m) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Hình 3.6 Đồ thị thể tọa độ r electron theo tọa độ z ống dẫn sóng (phân bố điện trường ống dẫn sóng có tính tuần hoàn có lặp lại sau  ba hốc tăng tốc, pha sóng RF k0   ) Đồ thị hình 3.6, pha sóng RF   tọa độ r có xu hướng giảm cách đột ngột Tuy nhiên, quy luật biến thiên tọa độ r tương tự độ thị hình 3.2, 3.4 3.5 Bên cạnh đó, ta thấy chương trình tính toán tọa độ r electron theo biến z chủ yếu phụ thuộc vào năm công thức (3.67), (3.68), (3.69), (3.70), (3.71) giá trị thông số đầu vào cụ thể như: kích thước hốc tăng tốc, chế độ hoạt động 0 máy gia tốc (tức tính tuần hoàn phân bố điện trường ống dẫn sóng), tọa độ r electron vừa vào ống dẫn sóng, lượng electron bắt đầu tăng tốc Nếu ta thay đổi giá trị thông số đầu vào đồ thị biểu diễu tọa độ r electron ống dẫn sóng thay đổi Nhưng biến thiên tọa độ r suy giảm tuyến tính đan xen với thăng giáng đoạn nhỏ 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Cuốn luận văn kết trình nghiên cứu cách nghiêm túc Nó đúc kết tác giả sau tìm hiểu từ báo sơ máy gia tốc công trình nghiên máy gia tốc tuyến tính RF báo cáo hội nghị quốc tế Việt Nam Đồng thời, luận nơi trình bày kết mà tác giả tâm huyết trình nghiên cứu máy gia tốc tuyến tính RF nói chung, chuyển động electron máy gia tốc tuyến tính RF nói riêng Ngoài kết thu trình bày phần trước luận văn này, tác giả học hỏi thêm nhiều điều bổ ích Đó hiểu biết định thiết bị kỹ thuật cao, máy gia tốc tuyến tính RF Hiểu cấu trúc máy gia tốc, chế hoạt động số phận đặc biệt chế tăng tốc cho electron sóng điện từ RF Và giúp tác giả nắm bắt lược sử phát triển máy gia tốc ứng dụng quan trọng thực tiễn, hệ thống lại lí thuyết cần thiết để sử dụng trình nghiên cứu hoạt động máy gia tốc tuyến tính Tuy thành nhỏ bé, tác giả hi vọng giúp người muốn tìm hiểu máy gia tốc tuyến tính RF có thêm kênh thông tin để tham khảo Tác giả mong nhận ý kiến phản hồi người đọc qua luận Kiến nghị Trong nội dung luận văn này, tác giả tập trung trình bày ứng dụng máy gia tốc chuyển động electron máy gia tốc tuyến tính RF theo trục ngang Tuy nhiên, lúc nghiên cứu đề tài này, tác giả nhận thấy có hướng nghiên cứu đặc biệt khác chuyển động electron máy gia tốc tuyến tính RF hay hướng nghiên cứu cách tổng quát chuyển động electron 59 Do đó, tác giả xin đề xuất số hướng nghiên cứu khác nhằm nâng cao hoàn thiện nghiên cứu máy gia tốc tuyến tính RF Đồng thời, đạt kết tốt sau: o Nghiên cứu chuyển động ngang electron máy gia tốc tuyến tính RF tọa độ r o Hướng cải tiến độ nhòe chuyển động electron máy gia tốc tuyến tính RF o Hướng cải tiến độ thăng giáng lượng electron máy gia tốc tuyến tính RF o Tính toán tác động lên kết thu khảo sát tăng tốc chùm electron thay electron đơn lẻ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Đức Thiệp (2002), Máy gia tốc, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [2] Lê Thanh Xuân (2010), Mô máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị phương pháp Monte Carlo, Luận văn thạc sĩ Vật lí Hạt nhân, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Văn Tưởng (2012), Nghiên cứu độ tăng lượng electron máy gia tốc tuyến tính RF, Luận văn thạc sĩ Vật lí Hạt nhân, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Huy Bích, Trịnh Hoa Lăng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Văn Tưởng (2012), Độ tăng lượng electron máy gia tốc tuyến tính RF, Tạp chí Khoa Học Công Nghệ số 16, tháng năm 2013, Hà Nội, Việt Nam [5] Nguyễn Huy Bích, Trịnh Hoa Lăng (2012), Đề tài sở Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh [6] Nguyen Huy Bich, Trinh Hoa Lang, Chau Van Tao, Nguyen Van Tuong (2013), “A study of the energy enhancement of electron in radio frequency (RF) linear accelerator of iris loaded waveguide ”, Natural Science University Hochiminhcity, Vietnam [7] J.M.Corstens, A.F.J.Hammen, J.I.M Botman (1999 ), “Particle Dynamics In Low–Energy Travelling–Waves Linacs”, Proceedings of the 1999 Particle Accelerator Conference, New York, pp.866-868 [8] A.F.J.Hammen, J.M.Corstens, J.I.M.Botman, H.L.Hagedoorn, W.H.C.Theuws (1996), “Hamiltonian calcultion on particle Motion in Linear electron accelerators”, Proc of the fifth European Particle Accelerator Conference, Barcelona, pp 716-718 [9] H.L.Hagedoorn, J.I.M.Botman, R.W.de Leeuw, R.J.W.Stas (1996), “Orbit 61 Dynamics In Low–Energy Electron Linear Accelerators”, Proc of the fifth European Particle Accelerator Conference, Barcelona, pp 944-946 [10] J.R.Terrall, J.C.Slater (1951), Particle dynamics in the linear accelerator, Massachusetts Institude Of Technology, USA [11] J.C.Slater (1947), “Electromagnetic Waves In Iris – Loaded Waveguides”, Technical report No 48MIT [12] Le Duff J (1992), “Dynamics and acceleration in linear structures”, CERN Accelerator School report, pp.253-288 [13] Rard Willem de Leeuw (1996), The accelerator injection chain of the electron storage ring, EUTERPE Eindhoven University of Technology, Netherlands [14] Siemens (2003), PRIMUS Linear Accelerator, Siemens Medical Solutions USA [15] Stanley Humphies, Jr (1999), Principles of charged particle acceleration, John Wiley & Sons, USA [16] Robert W Hamm and Marianne E Hamm (2012), Industrial Accelerators And Their Applications, World Scientific [17] Walter Henning and Charles Shank (2010), Accelerators for America, Symposium and Workshop Chairs [18] Wiedemann H (1993), Particle Accelerator Physics: Basic Principles and Linear Beam Dynamics, Springer [19] Thomas P Wangler (1998), RF Linear Accelerators, John Wiley & Sons, USA [20] Z Zimek, Z Dźwigalski*, S Warchoł, K Roman, S Bułka (2009), Klystron pulse modulator of linear electron accelerator: test results, Centre for Radiation Research and Technology, Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Warsaw, Poland [21] Martin Reiser, “Theory and Design of Charged Particle Beams”.J.P.Pruiksma, R.W.de Leeuw, J.I.M Botman, H.L Hagedoorn, and 62 [22] A.G.Tijhuis, “Electromagnetic Fields In Periodic Linear Travelling-Wave Structures”, Cyclotron Laboratory, Electromagnetics Department, Eindhoven University of Technology, Netherlands Các website [23] http://en.wikipedia.org/wiki/SLAC_National_Accelerator_Laboratory [24] http://en.wikipedia.org/wiki/Tevatron [25] http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider [26] http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_particle_accelerator [27] http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_accelerator 63 PHẦN PHỤ LỤC PHỤ LỤC A Bảng A Một số nhà sản xuất Cyclotron phổ biến giới [23], [27] Hãng sản xuất Loại hạt gia tốc Năng lượng (MeV) 16.5 8.4 9.6 ng cực đại bia F-18 (A) 65 Trụ sở sản uất GE healthcare Tên thương mại PETrace GE healthcare MiniTrace Proton Deuteron Proton Siemens Eclipse HP Proton 11 60 Siemens Eclipse RD Proton 11 40 Ion Beam Application (IBA) Ion Beam Application (IBA) Advanced Cyclotron System Advanced Cyclotron System Sumitomo Heavy Industries, Ltd Sumitomo Heavy Industries, Ltd Cyclone 10/5 Proton Deuteron 10 50 Cyclone 18/9 Proton Deuteron 18 110 Louvain-laNeuve, Belgium TR-14 Proton 14 100 Vancouver, Canada TR-19/9 Proton Deuteron 19 150 Vancouver, Canada HM-18 Proton Deuteron 18 10 150 Niihama, Japan HM-12 Proton Deuteron 12 200 Niihama, Japan 64 50 Uppsala, Sweeden Uppsala, Sweeden Knoxville, TN, USA Knoxville, TN, USA Louvain-laNeuve, Belgium PHỤ LỤC B Chứng minh công thức (3.44) : 2n  z  k ''   d   k n z  t    Từ (3.10), ta có: 2n  2n  knz   kf  z  z  kf z  d  d  (B1) Từ (3.9), (3.22), ta có: t   ct  k c (B2) Từ (3.32), ta có:    '' kf z k (B3) Từ (B1), (B2), ta có: k  t  k   '' f k   z    k '' k f z  (B4) Kết hợp (B1), (B4), ta (3.44) Chứng minh công thức (3.61):  dr,kin  k2  kn     n J1   n r    n  n   sin  k n z  t  dz n v z n  n   Từ (3.6), (3.8) (3.13), (3.14) ta suy  k a E z    n z n   n r  cos  k n z  t   Ar   n  n       A    a n E z  z     r  sin k z  t      n z n    n    Từ (3.19), (3.21) (B5) ta có e   A*z  c    c a n Ez  z   2 e  Az      e 1   n r  sin  k n z  t   r r  Hi r  n  H i       A*z c a n Ez  z    e   e   n r  sin  k n z  t  r  2 n  H i  65 (B5)  ea E  z  A*z e   n z  n J1   n r  sin  k n z  t  r Hi k n   A*z e    n n J1  n r  sin  k n z  t  r n  (B6) Cũng từ (3.19), (3.21) (B5) ta có e      c k n a n Ez  z   A*r   c  e  Ar   e     n r  cos  k n z  t   z z  Hi n    z  n  Hi   e  A*r    k ea E  z       n n z   n r  cos  k n z  t   z z  n   n Hi k    e  A*r    k     n n J1   n r  cos  k n z  t   z z  n   n   k 2 A*r e    n n J1   n r  sin  k n z  t  z n   n (B7) Cũng từ (3.19), (3.21) (B5) ta có e      c k n a n Ez  z   A*r  c  e  Ar     e   n r  cos  k n z  t   t t  Hi n    t  n  H i   e  A*r    k n ea n E z  z         n r  cos  k n z  t   t t  n   n Hi k    e  A*r   k     n n J1   n r  cos  k n z  t   t t  n   n   A*r k  e    n n J1   n r  sin  k n z  t  t n n  (B8) Suy e   k  A*r n n   J1   n r  sin  k n z  t  t v z n  v z n (B9) Lần lượt thay (B6), (B7), (B9) vào (3.60) ta (3.61) Chứng minh công thức (3.62):  dr,kin J  r   h   2n    n n k  k  k n z  k ''   sin  dz n z,kin   d n    Từ (3.61) ta suy 66  dr,kin J  r        n n  2n  k 2n  k n  sin  k n z  t  dz n  vz  n  (B10) Thay (3.15) vào (B10)  dr,kin J  r        n n  k  k n  sin  k n z  t  dz n  vz  n  (B11) Từ (3.9) ta suy  c mc2 k k k k k v n v n mv c n z z z (B12) Với Er=m0c2 lượng nghỉ; E=mc2 lượng toàn phần nên H=E=mc2 Từ (B12) suy  H H h k k k k k k k n c v n p c n  n p H z z z H z i i (B13) Từ (B13) ta có  h kn  k kn vz z,kin (B14) Thay (B14) vào (B11) làm vài biến đổi ta (3.62) 67 PHỤ LỤC C Sau code chương trình tính toán tọa độ r electron ống dẫn sóng máy gia tốc tuyến tính RF: (*Tinh cho phase shilf la 2Pi/3*) Hi=1.5; E0=30; a1=-0.0088; a2=-0.04; a3=-0.19; a4=1; a5=0.23; a6=0.051; a7=0.011; e=1; me=1; c=3*10^8; w=1.884*10^10; k=w/c; d=0.033; (*Tinh cho kn=kf+2Pin/d*) kf=63.467; k1=kf+2*Pi*(-3)/d; k2=kf+2*Pi*(-2)/d; k3=kf+2*Pi*(-1)/d; k4=kf+2*Pi*0/d; k5=kf+2*Pi*1/d; k6=kf+2*Pi*2/d; k7=kf+2*Pi*3/d; (*Tinh cho aln^2=kn^2-k^2*) al1=(k1^2-k^2)/4; al2=(k2^2-k^2)/4; al3=(k3^2-k^2)/4; al4=(k4^2-k^2)/4; al5=(k5^2-k^2)/4; al6=(k6^2-k^2)/4; al7=(k7^2-k^2)/4; (*Khi pha cua song RF Pi/6*) ksi=Pi/6; p=0.1; r=3; h=-1; pir0; piz=Sqrt[h^2-(0.511/Hi)^2-pir^2]; Print["pir=",pir];Print["piz=",piz];Print["r'=",pir/piz]; For[i=0;z=0,i[...]... tài “ Nghiên cứu chuyển động của electron trong máy gia tốc tuyến tính RF “ Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu sơ lược về lịch sử phát triển của máy gia tốc; Tình hình ứng dụng của máy gia tốc, đặc biệt là máy gia tốc tuyến tính RF, trên thế giới và ở Việt Nam; Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính RF; Nghiên cứu chuyển động tương đối của electron trong máy gia tốc tuyến tính RF; Viết... máy gia tốc tuyến tính RF Máy gia tốc tuyến tính dùng sóng vô tuyến RF là một trong những máy gia tốc có ý nghĩa quan trọng nhất trong lịch sử máy gia tốc hạt Các ưu điểm chính của máy gia tốc tuyến tính RF là khả năng tạo ra chùm hạt tích điện chất lượng cao có năng lượng lớn và cường độ cao Chất lượng chùm hạt liên quan đến khả năng tạo ra chùm hạt nhỏ có độ phân tán năng lượng nhỏ Hai cấu trúc gia. .. electron trong máy gia tốc tuyến tính RF: trong chương này, ta sẽ đi khảo sát quá trình chuyển động của một electron cụ thể khi bay trong trường điện từ của máy gia tốc tuyến tính RF Và xem xét một trường hợp đặc biệt trong chuyển động của electron theo trục ngang Giả lập một máy gia tốc cụ thể với những thông số cần thiết để viết chương trình tính tọa độ của electron Chúng tôi mong muốn các kết quả... khác dựa vào năng lượng hãm của ion trong vật liệu bia như ứng dụng cấy ion trong vật liệu hoặc trong ứng dụng tạo chùm nơtron dùng trong kiểm tra vật liệu Trên thực tế, có nhiều hệ máy gia tốc được xây dựng cho việc cấy ion vào vật liệu ứng dụng trong ngành công nghiệp chất bán dẫn Các hệ máy gia tốc trong lĩnh vực này vượt trội hơn các hệ máy gia tốc ứng dụng trong các lĩnh vực khác cả về số lượng... máy gia tốc tuyến tính RF trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay Chương 2 Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính RF: mô tả khái quát nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính RF bằng sơ đồ khối Những module quan trọng sẽ được giới thiệu một cách chi tiết như ống dẫn sóng; nguồn phát và khuếch đại sóng; nguồn phát electron Chương 3 Xây dựng chương trình tính toán tọa độ của electron trong máy gia. .. máy gia tốc Các ứng dụng chùm ion trong công nghiệp khác như tạo chất đồng vị phóng xạ ứng dụng trong các đánh dấu chất đồng vị; hay các máy gia tốc tạo ra nơtron đang còn hoạt động trong ngành công nghiệp dầu khí; các máy gia tốc tĩnh điện, hầu hết là các máy kiểu Van de Graaff, hiện đang được sử dụng để phân tích chùm ion sử dụng trong công nghiệp Ngành công nghiệp lớn nhất sử dụng máy gia tốc electron. .. các electron năng lượng cao được tạo ra từ máy gia tốc tuyến tính vào các bia hoặc các bức xạ synchrotron được tạo ra từ các electron chuyển động tương đối tính trong máy gia tốc synchrotron Việc sử dụng các kỹ thuật X-quang trong việc kiểm tra an ninh tại các sân bay và cửa khẩu đã tạo ra sự bùng nổ trong việc sử dụng các máy gia tốc electron tuyến tính trong kiểm tra không hủy thể Phương pháp này có... Những sự kiện quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu hạt cơ bản có sử dụng máy gia tốc làm phương tiện nghiên cứu đó là: o Năm 1990: nhóm nghiên cứu với máy gia tốc SLAC đã tìm được cấu trúc hạt quark bên trong prôtôn và nơtron [25] o Năm 1995: các nhà vật lí tại SLAC tìm thấy hạt tau lepton [25] o Năm 2006: máy gia tốc tevatron phát hiện hai loại hạt sigma baryon [22] o Năm 2007: máy gia tốc tevatron phát... Năm 2008: máy gia tốc tevatron tiếp tục phát hiện hạt omega baryon [22] 24 Hình 1.7 Máy gia tốc tevatron 1.4 Ứng dụng của máy gia tốc tuyến tính RF ở Việt Nam và trên thế giới Máy gia tốc dùng để sản xuất các nhân phóng xạ (đồng vị phóng xạ) Các loại máy gia tốc tuyến tính có thể sản xuất nhân phóng xạ là linac, cyclotron Trong đó, cyclotron là loại máy gia tốc chủ lực Hiện nay, máy gia tốc linac là... dụng máy gia tốc trong công nghiệp đã được triển khai ở Thành phố Hồ Chí Minh như ở Trung tâm triển khai công nghệ bức xạ đã nhập về máy gia tốc electron UERL–10–15S2 ứng dụng trong khử trùng dụng cụ y tế và thực phẩm Các ứng dụng khác của máy gia tốc trong các ngành công nghiệp khác ở nước ta vẫn còn đang là một tiềm năng cần khai thác 28 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CỦA MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH RF 2.1 ... triển máy gia tốc; Tình hình ứng dụng máy gia tốc, đặc biệt máy gia tốc tuyến tính RF, giới Việt Nam; Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo máy gia tốc tuyến tính RF; Nghiên cứu chuyển động tương đối electron. .. công nghệ gia tốc vậy, việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động cấu tạo máy gia tốc tuyến tính điều cần thiết 10 Nên thực đề tài “ Nghiên cứu chuyển động electron máy gia tốc tuyến tính RF “ Mục tiêu... sóng RF phần nhỏ ống dẫn sóng kiểu disk-load hoạt động với tần số sóng RF dùng để tăng tốc electron Ban đầu chùm electron tạo liên tục sóng RF tác dụng lên electron có tác dụng khác nhau: có electron