شبیه سازی دینامیک باریکه چشمه یونی

یکی از مهم ترین قسمت های یک چشمه یونی سیستم استخراج یون می باشد که به شدت بر خواص باریکه استخراجی اثر می گذارد. این قسمت از یک چشمه یونی معمولا با اتکا به شبیه سازی و سعی و خطای تجربی بهینه می شود. در حال حاضر یک چشمه یونی کاتد سرد از نوع پنینگ در دانشکده فیزیک دانشگاه ساخته شده و به بهره برداری رسیده است. سیستم استخراج این چشمه با سعی و خطای تجربی ساخته شده است. پژوهش انجام شده در این پایان نامه دو هدف عمده را تعقیب می کند الف) مطالعه دینامیک باریکه خروجی از چشمه یونی ساخته شده در دانشکده فیزیک دانشگاه تهران، ب) طراحی سیستم استخراج جدید جهت بهبود کیفیت باریکه خروجی. در واقع این مطالعه با استفاده از شبیه ساز سیمیون و بدون در نظر گرفتن دینامیک غلاف پلاسما انجام شد. در دو فصل اول به کار با نرم افزار سیمیون و آشنایی با روشهای محاسباتی بکار رفته در آن می پردازیم. در ادامه و در فصل سوم اطلاعاتی در مورد اپتیک باریکه های یونی و لنزهای الکترواستاتیک ارائه می کنیم. در انتهای مباحث نظری در دو بخش اول فصل چهار به بررسی سیستمهای استخراج و عوامل موثر در کیفیت باریکه می پردازیم. با استفاده از مقدمات نظری مطرح شده در فصول قبل، در بخش سوم فصل چهارم به طراحی سیستم استخراج چشمه یونی موجود در دانشکده فیزیک می پردازیم. ابتدا لازم است برای بدست آوردن حداکثر دقت در نتایج شبیه سازی، خطای نرم افزار در محاسبه ولتاژ و مسیر حرکت یونها، تخمین زده شود و پارامترهای شبیه سازی به گونه ای انتخاب شوند که بالاترین دقت را همراه با سرعت مناسب در عمل ریفاین و شبیه سازی داشته باشیم. در مرحله بعد به بررسی تغییر خواص باریکه با تغییر شکل و اندازه الکترودهای سیستم استخراج می پردازیم و در نهایت سیستم استخراج جدید را طراحی کرده و با اعمال تغییرات در انرژی اولیه ذرات خواص باریکه را بررسی می کنیم.