فهرست مطالب

پژوهش فیزیک ایران - سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1394)

مجله پژوهش فیزیک ایران
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/14
  • تعداد عناوین: 18
|
  • محمد لامعی رشتی *، فرشاد قاسمی، سارا زارعی، حسین سیار، حامد آل ابراهیم، مهدی خسروانی، میترا انصاری، مرتضی یاحقی، امیرحسین میردامادی، شیماسادات مدنی صفحات 119-128
    این مقاله، حاصل پژوهشی گروهی است که هدف آن بررسی اهمیت و کاربرد شتاب دهنده ها در زندگی امروزی بوده است. در این مقاله علاوه بر بررسی کاربردهای گسترده شتاب دهنده ها در امور زندگی امروزی، رشد صعودی استفاده از آن ها در بخش های مختلف نیز به طور کمی گزارش شده است. ارائه آمار شتاب دهنده ها در کشورهای مختلف در کنار مقایسه وضعیت ایران در این زمینه، لزوم توجه بیشتر به این حوزه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آنالیز مواد، استریلیزاسیون صنعتی، تولید رادیوایزوتوپ، شتاب دهنده، هادرون تراپی
  • محمد نظم آبادی *، حسین قدس، فرهاد ذنوبی، آزاده وکیلی، حسن زندی صفحات 129-136
    بهینه سازی شتابگر الکترواستاتیک 200 کیلو ولت، به منظور افزایش جریان یون بر روی هدف، بهبود کیفیت خلاء، کاهش گسیل پرتو ایکس و افزایش پایداری منبع ولتاژ بالا و بیشینه ولتاژ قابل حصول آن انجام گرفت. به منظور به دست آوردن محدوده مجاز خطاها در ساخت ستون شتابگر الکترواستاتیکی، ابتدا اثر خطاهای مختلف بر مسیر حرکت ذرات ستون شتابگر به وسیله نرم افزار7/0 Simion (سیمیون 7) شبیه سازی شد. نتیجه گیری شد که در تراز کردن و هم محور کردن قطعات ستون شتابگر، خطا برای هر قطعه باید کمتر از 1/ 0 میلی متر باشد. سپس با استفاده از پرداخت کاری سطوح با دقت مناسب به روش حمام فراصوتی و ساخت قیدهای دقیق ستون جدید مونتاژ شد. اندازه گیری ها نشان دادند که با اعمال این تغییرات کیفیت خلاء بهبود یافت و بیشینه جریان اندازه گیری شده بر روی هدف به میلی آمپر رسید، که در مقایسه با دستگاه قبلی 50 درصد افزایش داشت. در عین حال این بهینه سازی افزایش گسیل پرتوهای ایکس را به میزان 25 درصد به دنبال داشت. بهینه سازی های ولتاژ بالا در حال بررسی و آزمایش هستند.
    کلیدواژگان: برنامه کامپیوتری سیمیون7، بهینه سازی، شتابگر الکترواستاتیک، شبیه سازی
  • علی محمد پورصالح *، حسین خلفی، سعید حاصل طلب، مجتبی مرتضوی، سیدخلیل موسوی، فرشاد قاسمی، کاظم جوکار، ابوالفضل جمهوری صفحات 137-144
    در این مقاله به معرفی مراحل انجام پروژه طراحی و ساخت شتاب دهنده الکترون با انرژی 10MeVو توان 100kW به عنوان اولین شتاب دهنده پرقدرت صنعتی الکترون ساخت ایران خواهیم پرداخت. این شتاب دهنده بر اساس الگوبرداری یکی از قوی ترین شتاب دهنده های صنعتی جهان بنام شتاب دهنده رودترون طراحی و ساخته شده است. لیکن طراحی این شتاب دهنده به گونه ای است که با اتکا به صنایع داخلی و قطعات قابل دسترس در داخل کشور نسبت به بومی سازی آن اقدام شده است. و لذا هرچند که این شتاب دهنده دارای همان ساختار شتاب دهنده رودترون است ولی در طراحی و ساخت اجزای آن به ویژه مدارهای الکترونیکی تا حدودی متفاوت بوده و نتایج حاصل از تست و راه اندازی آن بسیار رضایت بخش است
    کلیدواژگان: شتاب دهنده صنعتی الکترون، باریکه الکترونی، شتاب دهنده رودترون، سیستم RF، تفنگ الکترونی
  • سید خلیل موسوی، علی محمد پورصالح *، سعید حاصل طلب، مجتبی مرتضوی، عباس بهجت، محمد عاطفی صفحات 145-151
    در این مقاله با استفاده از نرم افزار CST Studio CST Studio به طراحی و شبیه سازی یک آهنربای چهارقطبی و اپتیک باریکه الکترونی در آن پرداخته شده است و بر اساس آن نسبت به ساخت یک چهار قطبی مغناطیسی جهت استفاده در خط انتقال اولین شتاب دهنده پرقدرت صنعتی الکترون ساخت ایران اقدام شده است. برای ایجاد میدان مغناطیسی مناسب، جنس، هندسه هسته ها و همچنین تغییرات جریان سیم پیچ ها بر اندازه و خطوط میدان مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. برای آزمون آهنربای چهارقطبی در انرژی باریکه الکترونی 10 مگاالکترون ولت، گسیلندگی باریکه ورودی به چهارقطبی 0/5π mm mrad در نظر گرفته شده است. مشاهده شد باریکه به هنگام عبور از چهارقطبی مغناطیسی در یک جهت همگرا و در جهت عمود بر آن واگرا می شود. فاصله بهینه بین دو چهارقطبی مغناطیسی برای باریکه دارای گسیلندگی کم به دست آمد. نتایج حاصل از شبیه سازی سازگاری خوبی با آزمون های عملی دارد
    کلیدواژگان: باریکه الکترونی، میدان مغناطیسی، گسیلندگی باریکه، چهارقطبی مغناطیسی، نرم افزار CST studio
  • علی محمد پورصالح *، شهریار کابلی، سعید حاصل طلب، مجتبی مرتضوی، سید خلیل موسوی صفحات 153-158
    RF200kW781 موج پیوسته پرداخته می شود. این مدولاتور به منظور راه اندازی بخشی از سیستم با توان TH781 در این مقاله به تشریح مراحل طراحی و ساخت مدولاتور یکTH781 پروژه ساخت اولین شتاب دهنده پرقدرت الکترون ایران مشابه شتاب دهنده رودترون مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به حساسیت لامپ تترود دقت در طراحی ساخت قسمت های مختلف مدولاتور آن و همچنین ترتیب راه اندازی بسیار با اهمیت بود. لذا علاوه بر طراحی منابع تغذیه، مدارهای کنترلی نیز جهت حفاظت اجزای مختلف لامپ لحاظ شده است. نتایج حاصل از آزمون و بهره برداری این سامانه که برای اولین بار در کشور طراحی و ساخته شده است بسیار رضایت بخش می باش.د
    کلیدواژگان: مدولاتور، لامپ تترود، شتاب دهنده الکترون، تقویت کننده RF
  • جواد رحیقی *، محمد لامعی رشتی، رحمان اقبالی، احسان سلیمی، حسین قاسم، خورشید سرحدی، مرتضی جعفرزاده خطیبانی، جعفر دهقانی، فرهاد سعیدی، آرش صادقی پناه صفحات 159-173
    طرح چشمه نور ایران (شتابگر ملی ایران)، بزرگترین تسهیلات آزمایشگاهی در مقیاس بزرگ برای پژوهش های بین رشته ای در کشور است که با هدف تولید تابش سنکروترونی با درخشندگی بسیار زیاد به منظور انجام آزمایش های گوناگون در زمینه های فیزیک، شیمی، پزشکی، علم مواد، محیط زیست، نانوفناوری، داروسازی و... به تصویب رسیده است. بر اساس طراحی های انجام شده، چشمه نور ایران شامل یک حلقه انبارش الکترونی با محیط 528 متر است که الکترون ها با انرژی 3 گیگا الکترون ولت، جریان 400 میلی آمپر و گسیلندگی 477/ 0 نانومتررادیان در آن انبار می شود. نور تولید شده در خطوط باریکه در طیف وسیعی از انرژی از مادون قرمز تا اشعه ایکس سخت با درخشندگی بسیار زیاد، قطبیدگی دلخواه، انرژی قابل تنظیم ابزار مناسبی برای آزمایش های مختلف در زمینه های گوناگون علمی است که می تواند اطلاعات بسیار دقیقی از جزئیات ساختار ماده را در مقیاس اتمی و مولکولی به دست دهد. طراحی و ساخت بخشی از قطعات شتابگر نظیر تقویت کننده بسامد رادیویی حالت جامد، تفنگ الکترونی گرمایونی، مغناطیس های دوقطبی و چهارقطبی، دستگاه های اندازه گیری میدان مغناطیسی و منابع تغذیه با پایداری بسیار زیاد در آزمایشگاه تحقیق و توسعه طرح شتابگر ملی ایران انجام شده است. این مقاله مشخصات و ویژگی های طرح چشمه نور ایران را به همراه دستاوردهای تحقیق و توسعه آن در قالب متن، جداول و شکل های مربوطه ارائه می نماید
    کلیدواژگان: حلقه انبارش، چشمه نور ایران، درخشندگی، مغناطیس، منبع تغذیه، سیستم بسامد رادیویی
  • حسین قاسم *، اسماعیل احمدی، فرهاد سعیدی صفحات 175-182
    طرح چشمه نور ایران به عنوان یک طرح کلان ملی، با هدف برپایی آزمایشگاه تولید تابش سنکروترونی و به منظور تولید اشعه ایکس با درخشندگی مطلوب برای کاربران است. حلقه انبارش چشمه نور ایران با این هدف در حال طراحی می باشد که بتواند باریکه الکترونی پایدار با انرژی 3 گیگا الکترون ولت، جریان 400 میلی آمپر و گسیلندگی کمتر از 5 نانومتر رادیان را در خود انبار کند به طوری که در هنگام راه اندازی با سایر چشمه های نور سنکروترونی در دنیا قابل رقابت باشد. بدین منظور طراحی های مختلفی با خصوصیات متفاوت صورت گرفت که در این مقاله دینامیک خطی و غیر خطی باریکه الکترونی در گزینه اصلی شبکه حلقه انبارش چشمه نور ایران ارائه شده و سایر خصوصیات آن به تفصیل مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: حلقه انبارش، شبکه، گسیلندگی باریکه الکترونی، درخشندگی
  • آرش صادقی پناه *، خورشید سرحدی، جواد رحیقی صفحات 183-188
    هر شتابگر سنکروترون نیاز به یک پیش تزریق گر الکترون برای تزریق اولیه ذرات به حلقه بوستر دارد. پیش تزریق گر الکترون چشمه نور ایران یک شتابگر خطی باند s به همراه یک تفنگ الکترونی بسامد رادیویی با کاتد گرمایونی است. در این مقاله طراحی شبکه این پیش تزریق گر و محاسبات دینامیک باریکه آن به همراه طراحی تفنگ الکترونی بسامد رادیویی، مغناطیس آلفا، مغناطیس های چهار قطبی و ساختار های شتابگر خطی شرح داده شده اند. نتایج اندازه گیری بر روی قطعات تفنگ الکترونی بسامد رادیویی ساخته شده در کشور، خطای ابعاد کمتر از 20μm و 0/8μm را نشان می دهد که اندازه گیری های کم توان بسامد رادیویی نیز این نتایج را تایید می کنند.
    کلیدواژگان: پیش تزریق گر، تفنگ الکترونی بسامد رادیویی، دینامیک باریکه، مغناطیس آلفا
  • فرهاد سعیدی *، جعفر دهقانی، وحید مرادی، ابوالفضل شهوه، محمد رزازیان، سمیرا فاتحی، حسین قاسم، جواد رحیقی، رضا پور ایمانی صفحات 189-196
    چشمه نور ایران مجموعه ای از شتابگر خطی، حلقه افزاینده و یک حلقه انبارش الکترون با انرژی 3 گیگا الکترون ولت و جریان الکتریکی 400 میلی آمپر است. علاوه بر ایجاد اولین آزمایشگاه مقیاس بزرگ برای تحقیقات و مطالعات بین رشته ای در ایران، طرح چشمه نور ایران امکان دستیابی به تکنولوژی طراحی و ساخت قطعات و تجهیزات شتابگر را فراهم می آورد. حلقه انبارش چشمه نور ایران دارای 100 الکترومغناطیس دوقطبی، 320 چهار قطبی و 320 شش قطبی بوده که هر یک به منظوری خاص در حلقه انبارش چیده می شوند. در این مقاله مراحل طراحی و ساخت یک نمونه از الکترومغناطیس های چهارقطبی به عنوان اولین نمونه ساخته شده در ایران به تفصیل آورده شده است. مونتاژ الکترومغناطیس چهارقطبی به اتمام رسیده و اندازه گیری های مغناطیسی آن در حال انجام است. طرح چشمه نور ایران در حال طراحی و ساخت تمامی الکترومغناطیس های مورد نیاز طرح است.
    کلیدواژگان: چهارقطبی الکترومغناطیسی، کیفیت میدان مغناطیسی، هسته، سیم پیچ
  • اعظم غلام پورآژیر *، سمیه امیری، حسین خسروآبادی، جواد رحیقی، محمد لامعی رشتی صفحات 197-204
    در این مقاله خطوط باریکه روز اول راه اندازی چشمه نور ایران و مشخصات آن ها معرفی می شوند. از میان این خطوط باریکه، طراحی مفهومی دو خط باریکه طیف سنجی میکروسکوپیکی، و پراش پودری، به عنوان پرکاربردترین خطوط باریکه، انجام شده است. در این مقاله به بررسی مشخصه های پرتو چشمه نور، طراحی اپتیکی، مشخصات - شار فوتونی در مکان نمونه 6-30keVقطعات و ردیابی پرتو فوتون در این خطوط باریکه پرداخته شده است. خط باریکه پراش پودری محدوده انرژی کارکردی را دارد. محدوده انرژی خط باریکه طیف سنجی میکروسکوپیکی E/E=10-4Δ وقدرت تفکیک انرژی 0/1 0/1-10×1mm2 سطح مقطع پرتو فوتونی در مکان نمونه برابر با96eVاست که از یک مغناطیس نوسان ساز خطی گسیل می شود. بیشینه شار فوتون گسیل شده در انرژی هارمونیک اصلی eV90-2500 پرتو فوتونی با بیشینه توان تفکیک پذیری18201000 eVاستهمچنین، در انرژی در مکان نمونه ایجاد می شودH×V= 4×2- 27×74μm و سطح مقطع در محدود
    کلیدواژگان: خط باریکه، پراش پودری، طیف سنجی میکروسکوپیکی، اپتیک پرتو x
  • محمد لامعی رشتی *، فریدون عباسی دوانی، فرشاد قاسمی، حامد شاکر، ساسان احمدیان نمینی صفحات 205-213
    حال انجام است. این پروژه به گونه ای تعریف شده است که تا حد ممکن قسمت های مختلف این شتاب دهنده در ایران ساخته شود. در این مقاله پس از توضیح مختصر اجزای یک شتاب دهنده خطی الکترون؛ شامل تفنگ الکترون، تیوب اصلی شتاب دهنده، منبع توان رادیوفرکانسی (RF)، سیستم خلاء، قطعات موجبری جهت انتقال توان RF به قسمت شتابگر و سیستم خنک کننده، مشخصات هر کدام از این قسمت ها در پروژه مورد نظر آورده شده است. انرژی بیشینه 15 مگا الکترون ولت با توان پالس 5/2 مگاوات RF در یک ساختار موج رونده که در فرکانس 2998مگا هرتز در مد عمل می کند، از مهم ترین مشخصات این شتاب دهنده است
    کلیدواژگان: شتاب دهنده خطی الکترون، لامپ کلایسترون، مدولاتور، خوشه ساز، کاواک
  • فرشاد قاسمی، فریدون عباسی دوانی *، محمد لامعی رشتی، ساسان احمدیان نمینی صفحات 215-223
    هدف پروژه شتاب دهنده خطی الکترون پژوهشگاه دانش های بنیادی، طراحی شتاب دهنده ای است که تا حد ممکن اجزای مختلف آن در ایران ساخته شود.این شتاب دهنده از نوع موج رونده است. بررسی انجام گرفته نشان می دهد که انواع روش های شکل دهی و اتصال در ساخت کاواک های تیوب شتاب دهی وجود دارند. انتخاب روش انقباض در ساخت تیوب شتاب دهی پروژه موردنظر با الگو برداری از شتاب دهنده مارک 3 در دانشگاه استنفورد بوده است. با موفقیت در ساخت آزمایشی تیوب با تعداد 8 کاواک و یافتن مشکلات این روش، ساخت تیوب شتاب دهی نهایی با تعداد 24 کاواک انجام شد. نتیجه ارائه شده در این مقاله نشان می دهد که بسامد 5 /2996 مگاهرتز و ضریب کیفیت 11200 از تیوب ساخته شده به دست آمده که مقادیر مطلوب در طراحی را تامین می کند.
    کلیدواژگان: شتاب دهنده خطی الکترون، بسامد تشدید، ضریب کیفیت، روش انقباضی
  • راحله صلح جو، محمدرضا اسدی، سعید صابونچی، فرزاد ذاکر حسینی، ماندانا صالحی، علی عبدالرحمن، محسن نیکبخت، سیده زهرا کراری، حسین آفریده *، میترا قرقره چی صفحات 225-234
    پروژه طراحی و ساخت سیکلوترون 10 مگا الکترون ولت از سال 1391 با محوریت دانشگاه صنعتی امیرکبیر و همکاری دانشگاه های دیگر آغاز شده و تاکنون فاز طراحی مفهومی و مهندسی آن به پایان رسیده است. هدف اصلی این سیکلوترون کوچک، ایجاد باریکه پروتون جهت تولید رادیوایزوتوپ های مورد استفاده در دستگاه PET می باشد. این سیکلوترون از قسمت های مختلفی مانند مگنت، کاواک، چشمه یونی، سامانه RF و LLRF، سامانه خلا، سامانه خنک کننده، سامانه تقویت کننده توان و سامانه منابع تغذیه تشکیل شده است. در این مقاله، مختصری از مبانی طراحی پیکره اصلی سیکلوترون و نتایج نهایی شبیه سازی آن ها ارائه شده است. لازم به ذکر است که این شبیه سازی ها با دقیق ترین نرم افزارها همچون TOSCA،ANSYS، HFSS، SolidWorks و CST انجام و بهینه شده است. همچنین امکان سنجی ساخت تمام قطعات، انجام شده و ابعاد و پارامترهای اجزای مختلف دستگاه با استانداردهای ساخت هماهنگ شده است.
    کلیدواژگان: شتاب دهنده، سیکلوترون، مگنت، کاواک، چشمه یونی PIG، سامانه RF، نرم افزار TOSCA
  • محمدصالح شریفی اسدی ملفه، حسین آفریده *، میترا قرقره چی، جونگ سو چای صفحات 235-242
    در سیکلوترون ها ذره باردار در میدان الکتریکی که در کاواک برقرار است، شتاب می بیند و در میدان مغناطیسی که بین مگنت ها برقرار است، تغییر مسیر می دهد. برای برقراری RF میدان الکتریکی در کاواک، باید یک سیگنال بسامد رادیویی یا بدون نویز را تولید و تقویت کرده و به کاواک ارسال نمود. بسامد تشدید کاواک بر اثر تغییرات دمایی تغییر کرده و منجر به ایجاد توان انعکاسی می گردد، در این کار مدار بسامد رادیویی سطح پایین1 طراحی گردیده که وظیفه آن تولید سیگنال، تنظیم فاز و بسامد آن، تنظیم بسامد تشدید کاواک، حفاظت مجموعه از توان انعکاسی در حداکثر توان RFو پایدار نگه داشتن مجموعه
    کلیدواژگان: ارتباط سریال، توان برگشتی، سینتیسایزر، بسامد تشدید، مدار معادل RLC
  • سیدعبدالمهدی آقایان، حمیدرضا مرادی، حامد نوری، امیرحسین میردامادی، محمد لامعی رشتی، فرشاد قاسمی* صفحات 243-251
    استفاده از شتاب دهنده های الکترواستاتیک با انرژی متوسط در صنعت بسیار مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این امر بازدهی بالا و قیمت مناسب این نوع شتاب دهنده ها سایر شتاب دهنده ها است. این مقاله، ابتدا کاربرد و اهمیت ساخت شتاب دهنده الکترواستاتیک با انرژی مطرح می گرددkeV 800در این مقاله، ابتدا کاربرد و اهمیت ساخت شتاب دهنده الکترواستاتیک با انرژی CST STUDIO SUITEدر ادامه طراحی و شبیه سازیجفت شدگی خازنی شتاب دهنده داینامیترون و همچنین شبیه سازی باریکه الکترونی به وسیله نرم افزار ارائه می شود.
    کلیدواژگان: شتاب دهنده الکترواستاتیک، جفت شدگی خازنی، لوله شتاب دهی، نرم افزار CST STUDIO SUITE
  • احسان ابراهیمی بسابی، سید امیرحسین فقهی *، محسن نیکبخت، مهدی شفیعی صفحات 253-258
    ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری نیم رخ باریکه ساخته شده است. نمایشگرهای الکترون ثانویه یکی از ابزارهایی هستند که برای این هدف مورد استفاده قرار می گیرند. در 200ES-این مقاله طراحی و ساخت نمایشگر الکترون ثانویه برای اندازه گیری نیم رخ باریکه شتاب دهنده الکترواستاتیک مورد بررسی قرار می گیرد. شبکه های مشبک این ساختار شامل 16 سیم افقی و 16 سیم عمودی هستند که نسبت به یکدیگر عایق شده اند. باریکه با جریان بیشینهو انرژی حداکثر μA400 keV200 به سیم ها برخورد کرده و بار سیم ها توسط سیستم الکترونیکی مبدل جریان به ولتاژ جمع آوری می شود. داده های آنالوگ توسط چهار عدد مالتی پلکسر به ریزپردازنده انتقال 232RSیافته و دیجیتال می شوند. داده ها از طریق به برنامه کامپیوتری که بدین منظور نوشته شده است انتقال یافته و نیم رخ باریکه را می توان مشاهده نمود.
    کلیدواژگان: ابزارهای تشخیص دهنده باریکه، نمایشگر الکترون ثانویه، شتاب دهنده الکترواستاتیک
  • مهناز منتظم *، سیدربیع مهدوی، فرشاد قاسمی صفحات 259-268
    استفاده از شتاب دهنده های خطی الکترون، کاربردی ترین روش در پرتودرمانی1 سرطان ها محسوب می شود. هم اکنون حدود 52 درصد از بیماران سرطانی از این روش در فرایند درمان خود استفاده می کنند. با این وجود، در بسیاری از کشورهای در حال توسعه امکانات پرتودرمانی کافی وجود ندارد. به طوری که، در بررسی های اخیر در سطح جهان، کمبود پنج هزار سیستم پرتودرمانی مگاولتاژ گزارش شده است. طبق استانداردهای بین المللی برای هر 180000 نفر یک دستگاه شتاب دهنده خطی پزشکی مورد نیاز می باشد. در ایران، سرطان، سومین علت مرگ و میر پس از بیماری قلبی و عروقی و حوادث شناخته شده است. گزارش کمی از وضعیت ایران در زمینه تعداد شتاب دهنده های خطی الکترون پزشکی از نتایج این مقاله است.
    کلیدواژگان: شتاب دهنده های خطی الکترون، پرتودرمانی، سرطان
  • پردیس غفاریان *، سیده معصومه خامسی، محمدرسا گلرخ نودهی صفحات 269-277
    در بیمارستان دکتر مسیح دانشوری در سال 1391 نصب گردید. از آنجائی که انجام آزمون های پذیرش پس از نصب دستگاه به منظور مقایسه کارایی سیستم با ادعاهای شرکت سازنده لازم الاجرا می باشد آزمون های فوق الذکر انجام شد و آهنگ تولید گاما و نوترون در حین بمباران به منظور تولید فلورین 18 و نیتروژن 13در بونکر سیکلوترون به عنوان تابعی از فاصله و در جریان های هدف کاربردی مورد ارزیابی قرارگرفت. در این تحقیق مشاهده شد که مقدار فعالیت رادیواکتیو تولیدی بر اساس دستورالعمل های استاندارد شرکت سازنده 32/2858، 15/138 و 5/1047 میلی کوری به ترتیب برای فلورین 18، نیتروژن 13 و کربن 11 می باشد که بالاتر از گزارش های ارائه شده توسط کارخانه سازنده می باشد و مشخص گردید که در فاصله یک متری از کابینت پشتیبان هدف در جریان 35 میکروآمپر روی هدف فلورین 18، آهنگ تولید نوترون 8/13 میکروسیورت بر ساعت می باشد و با افزایش فاصله از 5/0به 5/2 متر در مجاورت اتصال دو درب سیکلوترون در جریان هدف 35 میکروآمپر به منظور تولید نیتروژن 13 آهنگ تولید گاما از 6/8 به 2 میکروسیورت بر ساعت کاهش می یابد. این مطالعه نشان داد که آهنگ تولید دوز در این نوع سیکلوترون به علت حفاظ دار بودن در طی بمباران بالا نیست
    کلیدواژگان: آزمون پذیرش، سیکلوترون، آهنگ تولید دوز نوترون، آهنگ تولید دوز گاما، فلورین 18، نیتروژن 13
|
  • M. Lamehi Rashti *, F. Ghasemi, S. Zarei, H. Sayyar, H. Aleebrahim, M. Khosravani, M. Ansari, M. Yahaghi, Ah Mirdamadi, Sh Madani Pages 119-128
    In this paper، the importance and applications of accelerators in today’s world have been investigated. A survey on diverse applications of accelerators in modern world’s issues and their growth in various fields of technology has been conducted. In addition، some statistics of miscellaneous accelerator numbers in different countries and a comparison of them with present situation in Iran’s statistics are presented
    Keywords: material analysis, industrial sterilization, isotope production, accelerator, hadron, therapy
  • M. Nazmabadi *, H. Ghods, F. Zonubi, A. Vakili, H. Zandi Pages 129-136
    Optimizations on 200 kV electrostatic accelerator have been done in order to increasing ion current on target, improving vacuum condition and reduction in x-rays emission, increasing stability of high voltage power supply and reaching much greater achievable voltage value. The accelerator tube has most important effect on beam tracing in the electrostatic accelerators. So precautions most be considered in designing and constructing of this part. In order to finding permissible tolerances in construction and assembling of 200 kV electrostatic accelerator column, first the effects of angle deviation of a part from accelerator axis on beam track in the accelerator tube was simulated with Simion 7.0 computer program. We found that in order to prevent beam lost, the tolerances of balancing and co-centering of each part should be smaller than 0.1 mm. Each part of accelerator tube constructed by tolerances lower than 0.05 mm. Ultrasonic cleaning method used in pre-assembling process of parts. Because of its excellences, in the new tube we used borosilicate glass instead of high density alumina as insulators between the metallic electrodes. After three days of working vacuum pumps the system reached to 8.0×10-7 and after months to 5.0×10-7 ultimate pressure values. Measurements showed that by these considerations the maximum of reachable ion current on target was 1.1 mA which increased 50% compared to old machine, while x-ray emission intensity was increased by 25%. Optimizations of high voltage power supply are now under studies and tests
    Keywords: electrostatic accelerator, optimization, simion 7.0, simulation
  • Am Poursaleh *, H. Khalafi, S. Haseltalab, M. Mortazavi, S. Kh Mosavi, F. Ghasemi, K. Joker, A. Jomhori Pages 137-144
    In This paper we will introduce the process of design and manufacturing an electron accelerator with 10MeV energy and 100kW power as the first Iranian powerful industrial electron accelerator. This accelerator designed based on modeling of one of the most powerful industrial accelerator called Rhodotron. But the design of the accelerator in a way that can be localize by relying on domestic industries. So although it looks like a Rhodotron accelerator structure but has some different in design and manufacture of components, the results are satisfactory
    Keywords: industrial electron accelerator, electron beam, rhodotron accelerator, RF system, electron gun
  • S. Kh Mousavi_A. M Poursaleh *_S. Haseltalab_M. Mortazavi_A. Behjat_M. Atefi Pages 145-151
    In this paper the design and simulation of quadrupole magnets and electron beam optical of that by CST Studio code has been studied. Based on simulation result the magnetic quadrupole has been done for using in beam line of first Iranian powerful electron accelerator. For making the suitable magnetic field the effects of material and core geometry and coils current variation on quadrupole magnetic field have been studied. For test of quadrupole magnet the 10 MeV beam energy and 0.5 pi mm mrad emittance of input beam has been considered. We see the electron beam through the quadrupole magnet focus in one side and defocus in other side. The optimum of distance between two quadrupole magnets for low emittance have been achieved. The simulation results have good agreement with experimental results.
    Keywords: electron beam, magnetic field, beam emittance, quadrupole, CST studio
  • A. M Poursaleh *_Sh Kaboli_S. Hasel Talab_M. Mortazavi_S. Kh Mousavi Pages 153-158
    In this paper, a high power tetrode tube (TH781-200kW, cw) modulator is designed and implemented. This modulator is used for a part of RF system of the first Iranian high power electron accelerator project with similar structure to Rhodotron accelerator. Regarding to the level of sensitive and importance of TH781 tube the modulator system designed with high accuracy. So beside of power supplies design the control circuits for protection of the tube have been considered. The results of test and operation of this system that have been constructed in Iran for fist time is very satisfactory.
    Keywords: modulator, tetrode tube, electron accelerator, RF amplifier
  • J. Rahighi *, M. Lamehi Rachti, R. Eghbali, E. Salimi, H. Ghasem, Kh Sarhadi, M. Jafarzadeh Khatibani, J. Dehghani, F. Saeidi, A. Sadeghipanah Pages 159-173
    The Iranian Light Source Facility (ILSF) project is the first large scale accelerator facility which is currently under planning in Iran. On the basis of the present design, circumference of the 3 GeV storage ring is 528 m. Beam current and natural beam emittance are 400 mA and 0.477 nm.rad, respectively. Some prototype accelerator components such as high power solid state radio frequency amplifiers, low level RF system, thermionic RF gun, H-type dipole and quadruple magnets, magnetic measurement laboratory and highly stable magnet power supplies have been constructed at ILSF R&D laboratory.
    Keywords: storage ring, Iranian Light Source Facility, brilliance, magnet, power supply, radiofrequency system
  • H. Ghasem *, E. Ahmadi, F. Saeidi Pages 175-182
    The Iranian Light Source Facility (ILSF) as a national project is a 3 GeV third generation synchrotron light source facility which provides high energy super bright X-ray for the users. Design of the ILSF storage ring emphasizes an ultra low electron beam emittance (below than 5 nm.rad), beam current of 400 mA, great brightness, stability and reliability which make it competitive in the operation years. Several lattice alternatives have been explored for the ILSF storage ring. In this paper, we present the design feature of the ILSF storage ring, give the linear and nonlinear dynamic properties of the lattice and discuss the related beam dynamics specifications.
    Keywords: storage ring, lattice, beam emittance, brilliance
  • A. Sadeghipanah *, Kh Sarhadi, J. Rahighi Pages 183-188
    Every synchrotron accelerator requires a pre-injector for primary injection of the electrons into the booster ring. The Iranian Light Source Facility (ILSF) pre-injector is a 150 MeV S-band linear accelerator with a thermionic cathode RF gun. The design of the pre-injector lattice and its beam dynamics calculation results together with the design of RF gun, alpha magnet, quadrupole magnets and linear accelerator structures are described in this article. The measurement results of the RF gun prototype fabricated in Iran demonstrate a dimension error less than 20 μm and a surface roughness of less than 0.8 μm.
    Keywords: pre, injector, RF electron gun, beam dynamics, alpha magnet
  • F. Saeidi *, J. Dehghani, V. Moradi, A. Shahveh, M. Razazian, S. Fatehi, H. Ghasem, J. Rahighi, R. Pourimani Pages 189-196
    The Iranian Light Source Facility (ILSF) is a new 3 GeV third generation synchrotron light source which is consisted of several pre-accelerators and a storage ring with the beam current of 400 mA. Based on the main lattice candidate, the storage ring includes of 100 dipoles, 320 quadrupoles and 320 sextupole magnets. To develop fabrication procedures and techniques and to compare the measurement results with the design data, a series of lattice magnets have been fabricated inside Iran with internal industries. In this article the first prototype quadrupole magnet fabrication process has been described.
    Keywords: quadrupole magnet, magnetic field quality, yoke, coil
  • A. Gholampour Azhir *, S. Amiri, H. Khosroabadi, J. Rahighi, M. Lamehi Rachti Pages 197-204
    This paper describes day-one beamlines of the Iranian Light Source Facility and design concept of powder diffraction and spectromicroscopy beamlines as the most priorities of each synchrotron that cover the research requirements in the fields of physics, chemistry, nano-science, etc. For powder diffraction beamline energy range is 6-30 keV, resolution: 10-4, flux: 1012(ph/s/0.1%B.W.) and spot size at sample is 0.1×0.1-1×10 mm2. For spectromicroscopy beamline energy range is 90-2500 eV, flux: 3×1015(ph/s/0.1%B.W.@96eV), resolving power of 1820 at 1000 eV and spot size at sample is 4×2-27×74 µm2.
    Keywords: beamline, Powder diffraction, spectromicroscopy, X-ray optics
  • M. Lamehi Rashti *, F. Abbasi Davani, F. Ghasemi, H. Shaker, S. Ahmadian Namini Pages 205-213
    One of the most commonly used types of accelerators is linear electron accelerator. There is a project is in progress in Institute for research in fundamental sciences (IPM) aiming to design and build such an accelerator. It is defined in such a way that all parts to be built in Iran as possibly as it can. In this paper, after a brief explanation of the components of an electron linear accelerator; including the electron gun, accelerating tube, RF power supply, vacuum system, waveguide for transmitting RF power to accelerating tube, and cooling system; specification of each of these components are presented. The maximum beam energy of 15 mega-electron volt and RF pulse power of 2.5 MW with a traveling wave structure at a frequency of 2998 MHz which is acted in π /2 mode are the most important features of this accelerator.
    Keywords: electron linear accelerator, Klystron lamp, modulator, buncher, cavity
  • F. Ghasemi, F. Abasidavani *, M. Lamehirachti, S. Ahmadiannamini Pages 215-223
    The goal of electron linear accelerator project in institute for research in fundamental sciences(IPM) is to build its components as many as they can in Iran. This accelerator is a traveling wave type. Investigations show that there are various techniques in forming and connecting the accelerating tube cavities. The shrinkingmethod applied for constructing the accelerating tube is selected based on the one applied for Stanford University’s Mark III accelerator. With success in building an 8-cavity test tube and finding the problems of the method, the construction of the final accelerating tube with 24 cavities has been accomplished. The results show that the obtained frequency of 2996.5 MHz and quality factor of 11,200 satisfy the design desired values.
    Keywords: electron linear accelerator, Resonant frequency, quality factor, shrinking method
  • R. Solhju_M. R Asadi_S. Sabounchi_F. Zaker Hosseini_M. Salehi_A. Abdorrahman_M. Nikbakht_Z. Karrari_H. Afarideh *_M. Ghergherehchi Pages 225-234
    Design and construction of 10MeV cyclotron has been started at Amirkabir University of Technology since 2012. So far, the conceptual and detail engineering design phases have been finalized. The main purpose of this baby cyclotron is to generate proton beam for the production of PET radioisotopes. The cyclotron consists of magnet, cavity, ion source, RF and LLRF system, vacuum system, cooling system, power amplifiers and power supplies system. In this paper, a brief of design principles for all the parts of cyclotron and their final simulation results is presented. It should be noted that these simulations have been performed and optimized by the most accurate softwares such as TOSCA, ANSYS, HFSS, SolidWorks and CST. Also, the manufacturing feasibility of all the parts is performed and their dimensions and parameters are synchronized with manufacturing standards
    Keywords: accelerator, cyclotron, magnet, cavity, PIG ion source, RF system, TOSCA software
  • M. S Sharifi Asadi Malafeh_H. Afarideh *_M. Ghergherehchi_J. Seo Chai Pages 235-242
    The electric field in cavity accelerates charged particles and magnetic field of magnets changes the direction of these particles in cyclotrons. In order to establish the electric field inside the cavity, a noiseless radio frequency (RF) signal should be generated, amplified and sent to cavity. The resonant frequency of the cavity could be changed by temperature variation. Variation of resonant frequency will cause reflected power from the cavity. in this work the low level RF circuits with task of signal generation, phase and frequency Adjustment, cavity resonant frequency Adjustment, protection of the RF set from the reflected power and stability of RF system was designed.
    Keywords: reflected power, resonance frequency, RLC equivalent circuit, synthesizers, serial communication
  • A. M Aghayan_H. R Moradi_H. Nouri_A. H Mirdamadi_M. Lamei Rashti_F. Ghasemi * Pages 243-251
    Nowadays, middle energy electrostatic accelerators in industries are widely used due to their high efficiency and low cost compared with other types of accelerators. In this paper, the importance and applications of electrostatic accelerators with 800 keV energy are studied. Design and simulation of capacitive coupling of a dynamitron accelerator is proposed. Furthermore, accelerating tube are designed and simulated by means of CST Suit Studio.
    Keywords: electrostatic accelerator, capacitive coupling, accelerating tube, CST Studio Suite
  • E. Ebrahimi Basabi_A. H Feghhi *_M. Nikhbakht_M. Shafiee Pages 253-258
    Up to now, different designs have been introduced for measurement beam profile accelerators. Secondary electron emission monitors (SEM) are one of these devices which have been used for this purpose. In this work, a SEM has been constructed to measure beam profile of ES-200 accelerator, a proton electrostatic accelerator which is installed at SBU. Profile grid for both planes designed with 16 wires which are insulated relative to each other. The particles with maximum energy of 200 keV and maximum current of 400 μA are stopped in copper wires. Each of the wires has an individual current-to-voltage amplifier. With a multiplexer, the analogue values are transported to an ADC. The ADCs are read out by a microcontroller and finally profile of beam shows by a user interface program.
    Keywords: beam diagnostic, SEM, electrostatic accelerator
  • M. Montazam *, R. Mahdavi, F. Ghasemi Pages 259-268
    Medical electronlinear accelerators are the most practical radiotherapy facilities in cancer treatment. About 52 percent of patients are treated by these radiotherapy systems during their treatment process. However, in developing countries there are not enough systems and recent studies reported the shortage of 5000 megavoltage radiotherapy accelerators all over the world. According to international standards, there is a need of one medical linac for 180000 patients. In Iran, cancer is the third cause of death after cardiovascular diseases and accidents. This study indicates the number and status of medical electron accelerators in radiotherapy centers in Iran.
    Keywords: medical linear accelerator, radiotherapy, megavoltage
  • Ghafarian *, Khamesi, Golrokh Nodehi Pages 269-277
    It is well known that the acceptance tests should be done when a cyclotron installed in order to measure the performance claimed by manufacturer. As well as the photon and neutron dose rate during the production of flourin-18 and nitrogen-13 in self shield cyclotron in Masih Daneshvari hospital have been measured as function of distance and beam current. The first Self-shield hospital cyclotron (GE PET Trace 700) has been installed in Masih Daneshvari hospital in 2012. The yield performance of 2858.32, 138.15 and 1047.5 mCi has been measured for 18F–, 13N-13NH3 and 11C-11CO2 respectively. In flourin-18 target, the neutron dose rate observed 13.8 µSv/h at 35 µA target current at the distance of 1 m of near to the target support cabinet. With increasing of distance from 0.5 to 2.5 m near the cyclotron doors at 35 µA target current, the gamma dose rate decreases from 8.6 to 2 µSv/h in nitrogen-13 target. The measured yield for all tracers was higher than the value reported by manufacturer and the amount of shielding in GE PET Trace 700 is enough to have safe dose rate during production.
    Keywords: acceptance test, cyclotron, neutron dose rate, gamma dose rate, flourin, 18, nitrogen, 13