T. Matlocha o optimalizaci stendu iontového zdroje v PSI

V úterý 17. září 2019 proběhl v zasedací místnosti ÚJF další ze seminářů účastníků projektu KINEÓ. Ing. Tomáš Matlocha z Oddělení urychlovačů ÚJF představil po svém návratu z půlročního studijního pobytu ve výzkumném institutu PSI ve švýcarském Villigenu, podpořeného z projektu KINEÓ, Optimalizaci parametrů testovacího stendu iontového zdroje medicinálního cyklotronu, na které během svého pobytu pracoval.

Medicinální protonový cyklotron COMET pro maximální energii 250 MeV je součástí programu protonové terapie v PSI. Jedním z klíčových komponent urychlovače je vnitřní iontový zdroj Penningova typu, jehož provozní parametry jsou optimalizovány v testovacím stendu simulujícím podmínky v centrální oblasti cyklotronu. 

Během pobytu T. Matlocha pomocí specializovaného softwaru CST Particle Studio prováděl analýzy účinnosti testovacího stendu a jeho schopnosti provozu v širokém rozsahu magnetického pole. Na základě této analýzy navrhl úpravu vnitřní konfigurace pro zvýšení rozsahů jak magnetického pole, tak extrakčního napětí. Pro cyklotron COMET byla dále vyšetřována možnost využití externího iontového svazku zavedeného do urychlovací oblasti axiálním kanálem pomocí spirálového inflektoru.

V rámci návratové fáze T. Matlocha pracoval na zvyšování extrakční účinnosti řežského izochronního cyklotronu U-120M, zejména na přípravě elektromagnetických polí a CAD modelů cyklotronu a jejich implementaci do simulačních softwarů. Know-how nabyté v průběhu švýcarského pobytu aplikoval na postupy při tvorbě modelů cyklotronu a simulaci jejich vlastností, což výrazně zvýšilo efektivitu práce. Pro programový balík OPAL vytvořil T. Matlocha mapy elektrického a magnetického pole cyklotronu U-120M a simuloval základní parametry jednoho z jeho protonových režimů na energii 28 MeV. Nástroj OPAL, určený pro výpočty interakcí urychlovacích a transportních struktur s nabitými částicemi, může být užitečný rovněž pro plánovanou modernizaci U-120M a souvisejících ionto-optických tras.