جدیدترین نرم افزار برای مدس سازی در مطالعات پرتوشناسی اشعه ا

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 24

جدیدترین نرم افزار برای مدس سازی در مطالعات پرتوشناسی اشعه ایکس

تحقیقی از: م . سانچر دل ریو

دانشکده اروپایی تشعشعات Syncrhrtorn

خلاصه :

برای طراحی ازابزارهای نوری برنامه های نرم افزاری متعددی در بازار موجود می باشد . ولی اغلب آنها برای مدل سازی اجزاء نوری اشعه ایکس مناسب نیستند . شبیه سازی مشخصات منبع تولید اشعه ایکس ( انتشار نور و شکل فضایی ) بانوع دستگاه ژنراتور بکار رفته ( وسایل تزریق سنکروترون ،FEL ، لوله اشعه ایکس ، پلاسمای بوجود آمده از لیزر وغیره ) ارتبغاط زیادی دارد . اجزاء نوری معمول عبارتند از آینه groying ، کریستال ها و چند لایه ها که مشخصات بسیار متفاوتی از سایر اجزاء نوری بکار رفته در سایر محدوده های فوتونی دارند علاوه برآن قدرت انعکاس این اجزاء نوری را نیز باید بادر نظر گرفتن مقادیر ثابت جدول بندی شده به دقت محاسبه کرد .

ما در سالهای اخیر روش جدیدی را برای ساخت ابزاری جهت مدل سازی پرتوها و منابع تولدی اشعه ایکس وبا سرهم کردن برنامه های کوچک متفرقه از برنامه نویسهای مختلف ابداع کرد و یک data base واحد برای اشعه ایکس ارائه داد و این همه را در یک محیط برای استفاده درست از اطلاعات جمع کرده ایم که نتیجه آن کد Xop است که درحال حاضر در بسیاری از تجهیزات سنکروتورن از آن استفاده می شود.

علاوه بر محاسبات درجه یک موجود در Xop موارد اشتراکمان با کد معروف SHA DOW که امکان شبیه سازی کامل پرتو را فراهم کرده و مقادیر دقیق اندازه پرتوها ، واگرایی آنها ،تغییرات دائم و تفکیک انرژی آنها را نشان می دهد نیز در آن گنجانده ایم .

من در اینجا ابتدا به یادآوری شرایط فعلی برنامه Xop و SHA DOW می پردازیم . سپس طرحهای مربوط به نسخه جدید در دست تهیه را ارائه خواهیم داد و پس از آن بهبررسی نظریه های جدید و موادد لازم احتمالی برای شبیه سازی اجزاء نوری اشعه ایکس آتی برای چهارمین نسل از منابع تولید کننده اشعه ایکس فراهم پرداخت .

کلمات کلیدی :

اجزاء نوری اشعه ایکس ، انتشار منبع اشعه ایکس ، data base اشعه ایکس ، مدل سازی ، ردیابی اشعه ، بهینه سازی

مقدمه

اقدام اولیه پیش از ساخت هرگونه سیستم اشعه ایکس ، مثلا یک پرتو سنکروتورن یا یک دیفراکتومتر برای استفاده با یک لوله اشعه ایکس سنتی ،ایجاد یک طرح دقیق فرضی از اجزاء لوزی است . اشعه را باید به یک image Plane نمونه منتقل کرد ( که اغلب وضعتی نمونه است ) و مشخصات آنرا باید مطابق با آنچه آزمایش می طلبد هماهنگ کرد ( یعنی شار Monochromatijaction ، کانونی کردن وساختار زمان ) . هدف طراح علاوه بر به حداقل رساندن این موارد مورد نیاز ، بهینه سازی منبع و اجزاء نوری برای بدست آوردن بهترین آرایش ممکن نیز می باشد . اولین قدم انتخاب نوع منبع ( منبع سنکروترون ، منبع پلاسمایی ، منبع سنتی یا لیزر الکترون آزاد ) می باشد . در بسیاری از موارد نه محدودیت استفاده از منابع موجود یا محدودیت بودجه بلکه سایر محدودیتهاست که در این انتخاب نقش دارند.

در صورت استفاده از منبع سنکروترون باید نقش ابزار تزریق و پارامترها ی آنرا نیز تعیین کرد تکیه ما بر مشکل طراحی نوری و بهینه سازی آن است اجزاء نوری باید با مشخصات منبع هماهنگ شوند تا بتوان بیشترین تست شار موجود را به کار برد . خواص اشعه خوب را حفظ کرد ( خواصی نظیر انتشار ، انسجام ، تابش و غیره ) و موارد لازم تجربا را به دست آورد که اغلب بصورت اندازه شعاع تابش مقدار انرژی و شار مفید ( تعداد فوتون ها ) بیان شود . طرح یک سیستم نوری را می توان به سه مرحله متفاوت تقسیم کرد :

تهیه طرح مقدماتی سیستم های نوری ممکن و شاید شکل منبع

انتخاب بهترین سیستم نوری پس از مدل سازی دقیق از عملکردهای آن

بهینه سازی سیستم

گرچه یک دانشمند یامهندس باتجربه تمام مراحل بالا را می تواند با استفاده از الف ) تجربه اش ب) مطالعه سیستم های موجود با مشهصات مشابه ج) باکمی محاسبات تحلیلی ساده انجام دهد به اصرار توصیه می شود که از ابزارهای کامپیوتری مدرن استقاده کنید. با استفاده از کدهای نرم افزاری می توان پیش بینی هایی را که با مشاهدات چشمی صورت گرفته تایید کرد و مهمتر از آن به اینکه دیگر کمتر دانشمند یا مهندس با تجربه ای می تواند با اطمینان به اینکه در هر مرحله نتایج صحیح را بدست آورده در طرح پیش رود و اطمینان داشته باشد که سیستم کار خواهد کرد .

به عبارت دیگر نرم افزارهای مدل سازی زمنیه ای مناسب و عالی برای آزمایشات اشعه ایکس ( سریع و ارزان ) فراهم می آورد . لذا این نرم افزارها پیش از آنکه ابزارهای اشعه ایکس در دنیای واقعی ساخته شوند بسیار مفدید خواهد بود. از نقطه نظر شبیه سازی سه مرحله طراحی پیشنهادی می تواند مراحل ذیل باشد که در پاراگرافهای بعدی توضیح داده شده اند :

محاسبات اولیه

ردیابی اشعه یک ترکیب انتخابی

ردیابی اشعه بصورت فشرده ، کاوش سیستماتیک

محاسبات اولیه

اولین مرحله در طرح یک سیستم اشعه ایکس عبارت است از انتخاب یک مجموعه ترکیب است ( منبع و اجزاء نوری ) که نیازهای مورد نظر را برآورده کند . اولین قدم انتخاب یک منبع مناسب است برای پرتوهای سنکروترون می توان یک نوع منبع خاص ( آهنربای حماشو، نوسان گر و تکان دهنده ) و پارمترهای اصلی آن یعنی ( طول ، میدان مغناطیسی وغیره ) را می توان تعریف کرد . اکثر این پارامترها در بسیاری موارد ثابت اند مثل انرژی و جریان الکترون . بقیه پارامترها را یا مسائل تکنولوژیکی یا محدودیت جا ( مثل طول ابزار تزریق ) تعیین می کنند . در حالت دستگاهی که از یک ژنراتور اشعه ایکس سنتی استفاده می شود باید لوله مناسب ( با آند دوار یا ثابت )