نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه پژوهشی شتابگرها، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی،

10.24200/nst.2022.1180.1769

چکیده

شتاب‌دهنده چندبرابرکننده با تغذیه موازی که از شتاب‌دهنده‌های الکترواستاتیک پرکاربرد در صنعت است، از یک مدار چندبرابرکننده ولتاژ برای تولید ولتاژ موردنیاز برای شتاب‌دهی استفاده می‌کند. المان‌های خازنی مدار چندبرابرکننده ولتاژ در شتاب‌دهنده چندبرابرکننده با تغذیه موازی توسط الکترود نیمه‌استوانه‌ای که در یک آرایه ستونی قرار دارند تشکیل می‌شود. طراحی این ستون از الکترودها، که به ستون افزاینده ولتاژ نیز موسوم است، فرایندی پیچیده است که نیازمند مطالعه و شبیه‌سازی در دو حوزه الکترومغناطیس و مداری به صورت هم‌زمان است. به‌هم‌پیوستگی پارامترها مهم‌ترین چالش طراحی ستون افزاینده ولتاژ می‌باشد. انتخاب و تعیین اولیه تعدادی از کمیت‌ها و طراحی سایر پارامترها برای رسیدن به خروجی مطلوب، اهمیت بالایی دارد. تعیین پارامترهای اولیه و طراحی اولیه قطعات، نیازمند بررسی دقیق جوانب مختلف عملی و شبیه‌سازی است. در این مقاله پس از معرفی دقیق پارامترها، مسیر طراحی پایه ستون افزاینده ولتاژ به صورت خلاصه و عملیاتی آمده است. برای رسیدن به انرژی و جریان خروجی موردنظر در این شتاب‌دهنده، بیشینه میدان الکتریکی قابل‌دستیابی در ستون افزاینده بر اساس ملاحظات ولتاژبالا مهم‌ترین پارامتر اولیه و ظرفیت خازنی بین الکترود RF و حلقه‌کرونا و نیز ظرفیت خازنی بین الکترود RF و تانک فشاربالا مهم‌ترین پارامتر نهایی در طراحی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Conceptual Design of Parallel-fed Voltage Multiplier for Electrostatic Accelerator

نویسندگان [English]

  • Oveis Hasanpour 1
  • فرشاد قاسمی 1
  • Fereydoun Abbasi Davani 2
  • Mohamad Nazari 1

1 Accelerator Research Group, Physics and Accelerators School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran

2 Radiation Application Department, Nuclear Engineering Faculty, Shahid Beheshti University, Institute, Tehran, Iran

چکیده [English]

Parallel-fed voltage multiplier, which is one of the most widely used accelerators in industry, uses a voltage multiplier circuit to generate the voltage required for acceleration. The capacitor elements of the voltage multiplier circuit in the parallel-fed voltage multiplier electrostatic accelerator are constituted by semi-cylindrical electrodes located in a columnar array. The design of this column of electrodes, which is also known as the voltage multiplier column, is a complex process that requires the study and simulation of electromagnetic fields and circuit modeling. The interdependence of parameters is an important challenge in the design of a voltage multiplier. Selection and determination of initial quantities and design of other parameters are important to achieve the desired output. Determining the initial parameters and the basic design of the components require a detailed investigation of various practical aspects and simulation. In this article, after a detailed introduction of the parameters, the best method to basic design of the voltage multiplier column is presented in a summarized and operational form. To achieve the desired energy and output current in this accelerator, the maximum achievable electric field in the multiplier column, based on high voltage considerations, is the most important initial parameter and the capacitance between the RF electrode and the corona ring and the capacitance between the RF electrode and the high-pressure tank are the most important final parameters in the design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Accelerator,,
  • ,،Electrostatic,,
  • ,،High-voltage,,
  • ,،Multiplier