تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت بر شتاب یونی از روی ورقه های نازک تحت تابش لیزر

در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول یک ونیم بعدی به بررسی اثر میدان مغناطیسی، بر برهمکنش پالس لیزری با ورقه ی نانومتری از جنس کربن الماس گونه (dlc) به منظور تولید پرتو یونی تک انرژی پرداختیم. ابتدا به بررسی اجمالی انواع شتاب دهنده ها و بخصوص شتاب دهنده ی لیزری پرداخته و سپس برهمکنش پالس لیزری با ورقه های کم چگال و پر چگال را شرح دادیم. در ادامه فرآیند های حاکم بر شتاب یون ها را بیان نموده ایم. با توجه به اینکه پارامترهایی نظیر ضخامت ورقه ی هدف، شدت پالس لیزر و شدت میدان مغناطیسی بر برهمکنش پالس لیزر با ورقه ی هدف برای تولید باریکه یونی موثر است، سعی کردیم تا شبیه سازی را برای مقادیر مختلفی از پارامترهای ذکر شده به صورت تلفیقی انجام دهیم. در یک مرحله از کار به بررسی اثر میدان مغناطیسی بر ضخامت ورقه ی هدف، فرکانس پلاسما و ضریب بازتاب پالس لیزر از روی ورقه پرداختیم. نتایج شبیه-سازی ها نشان می دهد، ضخامت ورقه های ضخیم تر (nm 20< d) در حین شتاب کاهش می یابد ولی برای ورقه های خیلی نازک (nm10> d) ضخامت ورقه غالبا در حین شتاب افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش میدان مغناطیسی در همه ی ضخامت-های فرض شده، دامنه بازتابی کم شده و شفافیت در ورقه ایجاد می شود. این شفافیت ناشی از حضور میدان مغناطیسی است، و البته با نسبیتی شدن شدت پالس لیزر، هر دو عامل نسبیتی و مغناطیسی برای ایجاد شفافیت در ورقه های هدف موثر هستند. بدین ترتیب شفافیت چند پارامتری را (mpt) را برحسب ضریب ?=?_n ?_d ?_? ?_b، بر پایه حضور میدان مغناطیسی، تاثیر نسبیتی، تغییر ضخامت ورقه و تعداد یون های شتاب گرفته تعریف نمودیم. در مرحله آخر شتاب یون های c+6 را در حضور میدان مغناطیسی بهینه سازی کردیم. با تغییر دادن شرایط و پارامترهای موثر، معلوم شد ضخامت 18.6 نانومتر یک ضخامت بهینه و میدان مغناطیسی با دامنه نرمالیزه 0004/0 معادل 125 تسلا یک میدان بهینه برای دامنه ی 100 a0= می-باشد. یون های کربن موجود در باریکه یونی تولید شده در شرایط بهینه، انرژیی معادل 2/4 گیگا الکترون ولت را کسب می کنند که می تواند انرژی لازم برای یون درمانی با یون های کربن را تامین کند. همچنین در این حالت پهنای نسبی انرژی 6 درصد نسبت به حالت عدم حضور میدان مغناطیسی کاهش می یابد.