Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam
The preliminary experimental results as well as modeling the heating of thin-foil materials during the passage of high-energy electrons with energy of 15 MeV are presented. Foils of 50 μm titanium, 50 μm aluminum and 125 μm Kapton® were chosen as the test targets. A calculation technique has been de...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2023
|
| Назва видання: | Problems of Atomic Science and Technology |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196157 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam / M. Luhanko, O. Shopen, S. Karpus, T. Malykhina // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 3. — С. 139-144. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-196157 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1961572023-12-10T20:07:31Z Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam Luhanko, M. Shopen, O. Karpus, S. Malykhina, T. Applications and technologies The preliminary experimental results as well as modeling the heating of thin-foil materials during the passage of high-energy electrons with energy of 15 MeV are presented. Foils of 50 μm titanium, 50 μm aluminum and 125 μm Kapton® were chosen as the test targets. A calculation technique has been developed, which consists of automating the finite difference method applying Python programming language tools. These tools allowed solving the problem of heat distribution in the thin foil, taking into account the ionization losses of the primary electron beam and the black body radiation. The data on the surface temperature distribution of the research samples were obtained. The time for establishing thermal equilibrium was determined taking into account the distribution of the electron beam current density. It is shown that optimization of the main parameters of the high-energy electron beam beam (for example the current density) makes it possible to neglect the thermal loads on these films, which was confirmed during bench tests at 30 MeV electron accelerator of the IHEPNP NSC KIPT. Представлено попередні експериментальні результати та результати моделювання нагріву тонких плівок з титану товщиною 50 мкм, алюмінію товщиною 50 мкм та Каптону® товщиною 125 мкм при проходженні крізь них високоенергетичних електронів з енергією 15 МеВ. Струм пучка електронів дорівнював 1 мкА. Розроблено методику розрахунків, що полягає в автоматизації методу скінченних різниць за допомогою засобів мови програмування Python, що полягає у вирішенні задачі розповсюдження тепла у плівці з урахуванням гальмівних втрат первинного пучка електронів та випромінювання абсолютно чорного тіла. Отримано дані з розподілу температури по поверхні зразків та визначено час встановлення теплової рівноваги з урахуванням розподілу густини струму пучка електронів. Показано, що оптимізація важливих параметрів пучка високоенергетичних електронів, а саме, густини струму пучка, дає змогу знехтувати тепловими навантаженнями на дослідні зразки зазначених плівок, що підтверджено під час стендових випробувань на лінійному прискорювачі електронів ІФВЕЯФ ННЦ ХФТІ з енергією до 30 МеВ. 2023 Article Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam / M. Luhanko, O. Shopen, S. Karpus, T. Malykhina // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 3. — С. 139-144. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 44.05.+e; 44.10.+i ; 02.70.-c; 29.20.-c DOI: https://doi.org/10.46813/2023-145-139 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196157 en Problems of Atomic Science and Technology Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
English |
| topic |
Applications and technologies Applications and technologies |
| spellingShingle |
Applications and technologies Applications and technologies Luhanko, M. Shopen, O. Karpus, S. Malykhina, T. Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam Problems of Atomic Science and Technology |
| description |
The preliminary experimental results as well as modeling the heating of thin-foil materials during the passage of high-energy electrons with energy of 15 MeV are presented. Foils of 50 μm titanium, 50 μm aluminum and 125 μm Kapton® were chosen as the test targets. A calculation technique has been developed, which consists of automating the finite difference method applying Python programming language tools. These tools allowed solving the problem of heat distribution in the thin foil, taking into account the ionization losses of the primary electron beam and the black body radiation. The data on the surface temperature distribution of the research samples were obtained. The time for establishing thermal equilibrium was determined taking into account the distribution of the electron beam current density. It is shown that optimization of the main parameters of the high-energy electron beam beam (for example the current density) makes it possible to neglect the thermal loads on these films, which was confirmed during bench tests at 30 MeV electron accelerator of the IHEPNP NSC KIPT. |
| format |
Article |
| author |
Luhanko, M. Shopen, O. Karpus, S. Malykhina, T. |
| author_facet |
Luhanko, M. Shopen, O. Karpus, S. Malykhina, T. |
| author_sort |
Luhanko, M. |
| title |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| title_short |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| title_full |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| title_fullStr |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| title_full_unstemmed |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| title_sort |
modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2023 |
| topic_facet |
Applications and technologies |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196157 |
| citation_txt |
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam / M. Luhanko, O. Shopen, S. Karpus, T. Malykhina // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 3. — С. 139-144. — Бібліогр.: 11 назв. — англ. |
| series |
Problems of Atomic Science and Technology |
| work_keys_str_mv |
AT luhankom modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam AT shopeno modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam AT karpuss modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam AT malykhinat modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam |
| first_indexed |
2024-03-31T09:18:58Z |
| last_indexed |
2024-03-31T09:18:58Z |
| _version_ |
1796158131135315968 |