سیکلوترون ها یکی از انواع شتاب دهنده های دایره ای به شمار می آیند که در آن از میدان الکتریکی جهت شتاب دادن، و از میدان مغناطیسی جهت هدایت ذرات در مسیر دایره ای استفاده می شود. سیکلوترون معمولاً برای شتاب دادن به پروتون و هسته ی هلیوم مورد استفاده قرار می گیرد. این شتاب دهنده ها شامل اجزای اصلی چون الکترومگنت، چشمه ی یونی، سیستم خلأ و سیستم فرکانس رادیویی هستند. هم اکنون در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه صنعتی اصفهان و با همکاری دانشکده ی فیزیک طرح ساخت یک شتاب دهنده ی سیکلوترونی در حال انجام است. موضوع این پایان نامه در راستای طراحی اجزایی از این ماشین و شبیه سازی میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و مسیر حرکت ذره می باشد. اتاقک خلأ و درگاه های آن طراحی و سپس مراحل ساخت آن ها تکمیل شد. مسافت آزاد میانگین برای گاز هیدروژن محاسبه شد و با استفاده از آن خلأ مورد نیاز برای شتاب دادن به پروتون به دست آمد، و در ادامه مروری بر روش های ایجاد خلأ و اندازه گیری آن داشتیم. با حل معادلات حرکت ذره، مسیر آن در صفحه ی x-y مشخص شد و با استفاده از آن تخمینی از مقدار پارامترهای ضروری به دست آمد، مانند شعاع لوله ی هدایت یون. میدان الکتریکی در داخل اتاقک خلأ با استفاده از کد poisson superfish شبیه سازی شد و با استفاده از نتایج آن، طراحی بهینه ی اجزای داخل اتاقک انجام شد. مروری بر سیستم فرکانس رادیویی سیکلوترون داشتیم و اثرات ولتاژ بر شتاب ذره مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و در انتها با استفاده از کد psf و برنامه ی sf7 به طور کامل میدان مغناطیسی شبیه سازی شد و اثرات مختلف آن بر حرکت ذره و پایداری آن مورد بررسی قرار گرفت.

سیکلوترون یکی از انواع شتاب دهنده های رادیو فرکانسی به شمار می آید که در آن از میدان الکتریکی جهت شتاب دادن، و از میدان مغناطیسی جهت هدایت ذرات در مسیر دایره ای استفاده می شود. سیکلوترون معمولاً برای شتاب دادن به یون های با بار مثبت مورد استفاده قرار می گیرد.اجزای اصلی این شتاب دهنده ها شامل الکترومگنت، چشمه ی یونی، سیستم خلأ و سیستم فرکانس رادیویی هستند. هم اکنون در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه صنعتی اصفهان و با همکاری دانشکده ی فیزیک طرح ساخت یک سیکلوترون در حال انجام است. موضوع این پایان نامه به دست آوردن مقادیر بهینه ی پارامتر های موثر در میدان مغناطیسی در راستای طراحی الکترومگنت این سیکلوترون با استفاده از نرم افزار cst و برآورد طول مسیر ذره و مقایسه ی آن با مسافت آزاد میانگین برای محاسبه ی فشار خلاء مورد نیاز در محفظه ی خلاء می باشد. با حل معادلات حرکت ذره، مسیر ذرات در صفحه x-y رسم شد و مکانی که بیشترین تمرکز باریکه را داریم به دست آمد. سپس با استفاده از آن بهترین محل برای قرارگیری منحرف-کننده باریکه مشخص شد. در ادامه شبیه سازی مگنت هایی برای سیکلوترون هایی با انرژی 1mev،2mev ،10mev که در عمل کاربردهای مختلفی از جمله پزشکی و تولید رادیوایزوتوپ دارد، در دستور کار قرار گرفت و نتایج حاصل از شبیه سازی برای استخراج پارامترهای بهینه ارائه شد.