Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam

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...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Problems of Atomic Science and Technology
Datum:2023
Hauptverfasser: Luhanko, M., Shopen, O., Karpus, S., Malykhina, T.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2023
Schlagworte:
Applications and technologies
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196157
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren: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.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-196157
record_format dspace
spelling Luhanko, M.
Shopen, O.
Karpus, S.
Malykhina, T.
2023-12-10T18:07:31Z
2023-12-10T18:07:31Z
2023
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
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196157
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.
The authors would like to thank the technical staff of the “LUE-30” electron beam accelerator of the Institute of High Energy and Nuclear Physics of Kharkiv Institute of Physics and Technology for their assistance in conducting the research. The experimental part of the work, preliminary nuclear-physical modeling, as well as the processing of experimental data, were carried out at the beginning of 2022.
en
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Problems of Atomic Science and Technology
Applications and technologies
Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam
Моделювання та попередні експериментальні результати нагріву тонких плівок при проходженні крізь них пучків високоенергетичних електронів
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Modeling and preliminary experimental results of thin film heating during the passage of a high-energy electron beam
spellingShingle 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
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
author Luhanko, M.
Shopen, O.
Karpus, S.
Malykhina, T.
author_facet Luhanko, M.
Shopen, O.
Karpus, S.
Malykhina, T.
topic Applications and technologies
topic_facet Applications and technologies
publishDate 2023
language English
container_title Problems of Atomic Science and Technology
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format Article
title_alt Моделювання та попередні експериментальні результати нагріву тонких плівок при проходженні крізь них пучків високоенергетичних електронів
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. 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.
issn 1562-6016
url https://nasplib.isofts.kiev.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.
work_keys_str_mv AT luhankom modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam
AT shopeno modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam
AT karpuss modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam
AT malykhinat modelingandpreliminaryexperimentalresultsofthinfilmheatingduringthepassageofahighenergyelectronbeam
AT luhankom modelûvannâtapoperedníeksperimentalʹnírezulʹtatinagrívutonkihplívokpriprohodženníkrízʹnihpučkívvisokoenergetičnihelektronív
AT shopeno modelûvannâtapoperedníeksperimentalʹnírezulʹtatinagrívutonkihplívokpriprohodženníkrízʹnihpučkívvisokoenergetičnihelektronív
AT karpuss modelûvannâtapoperedníeksperimentalʹnírezulʹtatinagrívutonkihplívokpriprohodženníkrízʹnihpučkívvisokoenergetičnihelektronív
AT malykhinat modelûvannâtapoperedníeksperimentalʹnírezulʹtatinagrívutonkihplívokpriprohodženníkrízʹnihpučkívvisokoenergetičnihelektronív
first_indexed 2025-11-28T12:28:00Z
last_indexed 2025-11-28T12:28:00Z
_version_ 1850853774485094400

Ähnliche Einträge