Optimització del patró de rotació d'un escàner de fil

Abstract

Aquest treball s’emmarca dins d’un projecte de col·laboració entre el departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC i el departament Beams and Instrumentation del CERN sobre el disseny d’un nou escàner de fil per al CERN. L’escàner de fil s’utilitza per obtenir informació sobre el perfil del feix de partícules que circula per l’accelerador. Un escàner de fil consta bàsicament de tres elements: un motor, una forquilla que gira sota l’acció del motor, i un fil de carboni tensat entre els extrems de la forquilla. Aquest fil és l’element que interseca el feix . La interacció entre el fil i les partícules del feix genera un seguit de partícules secundàries que posteriorment són detectades mitjançant un conjunt de sensors i analitzades. A partir d’aquesta anàlisi es reconstrueix el perfil del feix. La gran acceleració i velocitat angular amb què gira la forquilla provoquen vibracions en el fil. Aquesta vibració indueix error en la reconstrucció del perfil del feix, i per tant cal minimitzar-la. En aquest treball s’estudia com influeix el patró de rotació que el motor imposa sobre la forquilla amb l’objectiu de minimitzar la vibració del fil, tot respectant les limitacions del motor i els valors de velocitat màxima i recorregut total de la forquilla. Per fer-ho, es crea un model senzill del sistema i es troben les equacions del moviment corresponents. Tot seguit, s’elabora un programa informàtic que realitza diverses simulacions variant els valors dels paràmetres de control i emmagatzema la vibració del fil. A partir d’un algorisme d’optimització, es comprova si la vibració del fil depèn dels paràmetres utilitzats i en cas afirmatiu, es troba el valor d’aquets paràmetres que minimitzen aquesta vibració.