Design of electron guns using a bespoke genetic algorithm
Colin Ribton, Sofia del Pozo, Wamadeva Balachandran, David Ryan Smith
Electron beams are used in many different industrial, medical and scientific applications. Each area has many specific requirements that can only be met with bespoke gun designs producing beams with the required intensity, brightness and divergence for the application. Usually, tentative gun designs are produced, simulated using modelling software and then the resultant beam is analysed in comparison to the requirements. The designer continues with this trial and error approach until a satisfactory design is derived. This is labour intensive and suffers and may not produce an optimum design. This paper describes the development of algorithms to automatically derive an optimum gun design. The method uses a genetic algorithm approach, where the gun design is described by a genetic code. Evolutionary processes are then applied to a population of gun designs, and after several generations near optimum designs are evolved. This offers a rapid method of customising gun designs and allows radical design approaches to be examined.
Електронни снопове се използват в много различни промишлени, медицински и научни приложения. Всяка област има много специфични изисквания, които могат да бъдат изпълнени само със специално конструирана електронна пушка за генериране на снопове с необходимата интензивност, яркост и възможности за прилагане. Обикновено ориентировъчен дизайн на електронната пушка се получава, чрез използване на симулационен софтуер за моделиране и след това полученият сноп се анализира и сравнява с изискванията. Дизайнерът продължава с опитите „проба-грешка”, докато се получи задоволителен дизайн. Това е трудоемък процес и може да не се получи оптимален дизайн. Тази статия описва развитието на алгоритми за автоматично извличане на оптимална конструкция електронни пушки. Методът използва генетичен алгоритмичен подход, когато конструкцията на електронната пушка е описана с генетичния код. Тогава се прилагат еволюционни процеси за едно множество от дизайни на електронни пушки, и след няколко поколения дизайн, близък до оптималните дизайни еволюира. Това предлага бърз метод за персонализиране на дизайна на електронни пушки и позволява да бъдат изпитани радикални подходи за проектиране.
Cite this article as:
Ribton C., del Pozo S., Balachandran W., Smith D. R. Design of electron guns using a bespoke genetic algorithm. Journal – Electrotechnica & Electronica (Е+Е), Vol. 51 (5-6), 2016, pp. 120-128, ISSN: 0861-4717 (Print), 2603-5421 (Online)
