تحلیل عددی پتانسیل و میدان در گریدهای کروی هم مرکز سامانه IR-IECF و بررسی دینامیک ذرات با رهگیری ذره

در سامانه های محصورسازی الکتروستاتیکی اینرسی (IEC)، چاه پتانسیل الکتروستاتیکی یون ها را به سوی مرکز محفظه خلا شتاب داده و هندسه گریدها نقش تعیین کننده ای در یکنواختی میدان و مسیر حرکت ذرات دارد. در این پژوهش، توزیع پتانسیل و میدان الکتریکی ناشی از دو گرید کروی هم مرکز سامانه IR-IECF با روش اجزای محدود در نرم افزار کامسول محاسبه شد. کاتد با ولتاژ ۸۰- کیلوولت، آند در پتانسیل زمین، و قطرهای ۵/۱۳ و ۴۱ سانتی متر به ترتیب برای کاتد و آند در نظر گرفته شد. تحلیل مستقل از شبکه نشان داد با افزایش درجات آزادی از ۱۱۲۵۲۸۴ به ۱۸۰۴۷۳۷، اختلاف بیشینه پتانسیل ۸۱۳ ولت (حدود ۱% ) است و با پالایش تطبیقی به حدود ۱۳۰ ولت (کمتر از ۱%) کاهش می یابد. نقشه های میدان، تشکیل نواحی کم میدان و الگوهای برگشت میدان در داخل کاتد را نشان داد، به گونه ای که در بخش هایی بزرگی میدان در بازه ۰ تا ۱/۰ کیلوولت­بر­سانتی­متر نزدیک به صفر است. سپس رهگیری ذره در بازه زمانی ۵۰۰ نانوثانیه انجام شد. برای پروتون، دوره تناوب    ۷-۱۰× ۳۴/۲ ثانیه و بیشینه سرعت  ۱۰۶× ۸۷/۲ متربرثانیه و برای یون دوترون، دوره تناوب  ۷-۱۰× ۳۶/۳ ثانیه  و بیشینه سرعت  ۱۰۶× ۰۵/۲ متربرثانیه بدست آمد. نتایج بیان می کند هندسه گرید سیمی می تواند از راه ایجاد ناهمگنی های میدان، دینامیک ذرات را تغییر دهد. این یافته ها می تواند در بهینه سازی هندسه گرید به منظور کاهش نواحی کم میدان و بهبود تمرکز یون ها در سامانه های IECF به کار رود.

کلیدواژه ها:

محصورسازی الکتروستاتیکی اینرسی ، گرید کروی هم مرکز ، پتانسیل الکتریکی ، تحلیل مستقل از شبکه ، برگشت میدان ، رهگیری ذره