طراحی و ساخت طیف سنج یون تامسون

با توجه به نیاز امروز انسان به منابع نامحدود انرژی و مطرح شدن انرژی حاصل از گداخت در ارتباط با منابع موجود در طبیعت، همجوشی هسته ای بحث مورد نظر بسیاری از دانشمندان هسته ای بوده و تحقیقات در این زمینه بیشتر از 50 سال است که در کشورهای صنعتی جهان در حال پیگیری است. ماده مورد استفاده در واکنش های گداخت در حالت پلاسما است. یکی از دستگاه هایی که با کانونی کردن پلاسما در نقطه ای شرایط لازم برای انجام فرایندهای همجوشی را فراهم می کند، به نام پلاسمای کانونی معروف است. در ایران نیز مباحث مربوط به همجوشی هسته ای و پلاسمای کانونی از دهه 80 تا کنون مورد توجه دانشمندان هسته ای کشور بوده است. طیف سنج تامسون دستگاهی است که برای تحلیل یون های تولید شده در دستگاه پلاسمای کانونی به کار می رود. این تحلیل همه جانبه بوده و شامل نسبت بار به جرم یون ها، اندازه حرکت و انرژی آن ها می شود. با توجه به کاربرد گسترده پلاسمای کانونی در انواع تحقیقات هسته ای و تنوع نوع و انرژی یون هایی که در این دستگاه تولید می شوند، ساخت و استفاده از طیف سنج تامسون در کشور ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش که با همکاری پژوهشکده فیزیک دانشگاه مالک اشتر و دانشگاه پیام نور تهران انجام شده است، به مطالعه ساختار و کارکرد انواع مختلف این دستگاه که در نقاط مختلف جهان ساخته شده است، پرداخته ایم. سپس با توجه به نیاز و امکانات موجود و همچنین مشخصات دستگاه های پلاسمای کانونی فعال در کشور، مبادرت به طراحی طیف سنج تامسون کرده ایم. این پروژه شامل شبیه سازی دستگاه توسط برنامه simion-3d، شناسایی عوامل مهم و موثر بر کارکرد بهینه آن، بهینه سازی عوامل موثر، طراحی اجزا و سرانجام ساخت و آزمایش دستگاه است. طیف سنج تامسون پس از ساخته شدن بر روی دستگاه پلاسمای کانونی دانشگاه امیرکبیر نصب شد و با گاز کاری آرگون در فشار torr 2 و ولتاژ تخلیه kv 12 مورد آزمایش قرار گرفت. اندازه گیری ها نشان داد که در این شرایط کاری یون های آرگون با بارهای 1+، 2+، 3+ تولید شدند. امید است که با ساخت این دستگاه توانسته باشیم گامی هرچند کوچک در راستای تحقق اهداف علمی دانشمندان کشور در گسترش فناوری همجوشی هسته ای برداریم.