بخشی از مقاله
چکیده
چشمه نور ایران یک آزمایشگاه تابش سنکروترون الکترون با انرژی 3 گیگا الکترون ولت در مرحله طراحی میباشد. حلقه انبارش چشمه نور ایران براساس شبکه با کانونی ساز پنج گانه و گسیلندگی بسیار پایین 0 /27 نانومتر رادیان پایه ریزی شده است. انرژی بحرانی باریکه تابشی از دوقطبی 0 / 56 تسلا حدود 3 /3 5 کیلو الکترون ولت است.
به منظور تولید تابش با انرژی بالا و درخشندگی زیاد برای آزمایشهای اشعه ایکس سخت همچنین با توجه به کمبود قسمتهای مستقیم برای ابزارهای الحاقی بلند و هزینهی بالای آنها، لرزانندههای کوتاه برای حلقه انبارش پیشنهاد شده است. لرزاننده سه قطبی پیشنهاد شده ، با طول 25 سانتیمتر و قلهی میدان 1 /1 تسلا در مجاورت دوقطبی مغناطیسی مرکزی در شبکه منبع تابش سنکروترون به منظور دستیابی به انرژی بالا - - a 30 KeV قرار داده شده است. در این مقاله، منبع تابش لرزاننده سه قطبی با دو قطبی مغناطیسی مقایسه و طراحی فیزیکی آن شرح داده می شود.
مقدمه
چشمه نور ایران یک سنکروترون نسل سوم 3 گیگا الکترون ولت میباشد. انرژی بحرانی فوتون تابش سنکروترون از مغناطیس دوقطبی حدود 3/35 کیلو الکترون ولت در انرژی الکترون 3 گیگا الکترون ولت است. برای استفاده از انرژی فوتون بالاتر و شار بیشتر، ILSF در حال تحقیق و توسعه یک لرزاننده سه قطبی است که می تواند انرژی بالا - a 30 KeV - تابش سنکروترون برای تعدادی از خطوط باریکه طرح چشمه نور ایران از جمله پراش اشعه ایکس یا X-Ray FootPrinting استفاده شود.
انرژی بحرانی روی محور 6 / 76 کیلو الکترون ولت است و خط باریکه مرکزی میتواند تا 3 یا 4 برابر انرژی بحرانی فوتون مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به محاسبات گروه دینامیک باریکه، لرزانندهی سه قطبی تقریبا در مرکز بخش تکرار شوندهی1 شبکه حلقه انبارش و بین دوقطبی وسط BE2 و شش قطبی S5 جایگذاری شده است که با رنگ بنفش در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به فشردگی و تعداد زیاد مغناطیسها در شبکه، فاصلهی بین دوقطبی BE2 و شش قطبی S5 تقریبا کمتر از 50 سانتیمتر است که این خود یکی از محدودیتهای طراحی فیزیکی مغناطیس، گروه مکانیک و خلا خواهد بود.
شکل :1 چیدمان مغناطیسهای حلقهی انبارش طرح چشمه نور ایران در حضور لرزانندهی سه قطبی. بلوکهای آبی، قرمز و سبز رنگ به ترتیب دوقطبی، چهارقطبی و شش قطبی است. تأثیرات حضور لرزاننده سه قطبی در شبکهی حلقه انبارش بررسی شده است که نشان از تغییرات بسیار ناچیز گسیلندگی، تیون و نوسانات بتاترونی است. با حضور حداکثری تعداد 20 لرزاننده سه قطبی، گسیلندگی از 0 /270 nm.rad - بدون لرزاننده سه قطبی - به 0/291 nm.rad افزایش پیدا کرده است و تیون عمودی - Qy - بدون تغییر و تیون افقی - - Qx از 16/200 به 16/210 جابهجا می-شود که تیون هنوز دور از خطوط اصلی تشدید است.
خلاصهای از تغییرات پارامترهای اصلی ماشین در جدول 1 آورده شده است. از این رو کاربران چشمه نور ایران قابلیت استفاده تا 20 عدد لرزاننده سه قطبی را دارد که با میدان 1/1 تسلا جایگزین مناسبی برای تابش دوقطبی مغناطیسی است. در مقالهی حاضر به طراحی فیزیکی لرزاننده سه قطبی پرداخته شده است. محاسبات طراحی با استفاده از کد [1] RADIA انجام و مشخصات اپتیکی تابش با کد [2] SPECTRA ارزیابی شده است .
طراحی فیزیکی لرزاننده سه قطبی
طراحی فیزیکی قطعه الحاقی یعنی تعیین پارامترهای اساسی آن برای رسیدن به طیف الکترومغناطیسی مشخص با در نظر گرفتن محدودیتهای موجود در حلقه انبارش و خط باریکه تعریف میشود. در طراحی فیزیکی، تعیین مقادیر ابعاد مغناطیسها، پریود قطعه الحاقی، طول شکاف و طول قطعه الحاقی مد نظر قرار میگیرند.
به طور کلی طراحی فیزیکی منجر به تعیین پارامترهای قطعه الحاقی میشود به نحوی که طیف مورد نظر از قطعه الحاقی کمترین تاثیر مخرب را بر باریکه الکترونی نشان دهد . در این طراحی مغناطیس یک نوع هالباخ با ساختار هیبریدی است. مغناطیس دائم با پسماند 1/2 تسلا و نیروی وادارندگی ذاتی 1900kA/m انتخاب شده است. طرح کلی لرزانندهی سه قطبی در شکل 2 نشان داده شده است.
یکی از الزامات طراحی فیزیکی صفر کردن انتگرال اول و دوم میدان مغناطیسی [3] میباشد که با بهینه کردن ابعاد بلوکهای مغناطیسی میتوان به آن دست یافت. ماده قطب مرکزی وانادیوم پرمندور - 125 x 22 x 70 mm3 - و قطب های کناری استیل کم کربن - 101 x 55 x 82 mm3 - و بلوک های مغناطیس دائم - 125 x 59 x 86 mm3 - NeFeB میباشد. به منظور کاهش انحراف عرضی میدان در نزدیکی خط مرکزی لرزاننده، پهنای قطب مرکزی 125 mm انتخاب شده است. طول پریود mm 190/98 ، شکاف 28 mm و ماکزیمم چگالی شار 1/13 T به دست آمده است . پارامترهای اصلی لرزانندهی سه قطبی در جدول 2 مشاهده میشود.
پروفایل میدان مغناطیسی حاصل در طول خط مرکزی 3PW در شکل 3 و مسیر و زاویه باریکه الکترون 3 گیگا الکترون ولت در طول لرزاننده سه قطبی در شکلهای 4 و 5 مشاهده میشوند . برای شکاف - 28mm - ماکزیمم چگالی شار 1/13 تسلا به دست میآید. هدف از طراحی چنین پروفایل میدانی افزایش پوشش افقی شار فوتون از لرزاننده سه قطبی است.
