- PDF Ücretsiz indirin

Transkript

1

2 Diagnostic Diagnostic de üç temel amaç vardır. 1. Demete zarar vermeden ölçüm ve tespit yapmak. 2. Hareket halindeki elektron demetinin özelliklerini (enerjisi, i pozisyonu, varlığı, ğ boyu vs.) ölçüp gözlemleyebilmek. 3. Hızlandırıcı için doğru demet ayarlarını yapmak.

3 Elektron Demet Kontrolü Electron Beam Diagnostic Elektron demetinin, elektron tabancasından (GUN) çıkıp, durduruluncaya (DUMP) kadar tüm hat boyunca; Pozisyonun tespiti Görüntülenmesi Akım değeri (ma) ölçümü Yükü (pc) değerinin ölçümü Boyu (ps), Demet Uzunluğunun ğ ölçümü ü Demet Kaybı (Beam Loss) Yönlendirilmesi Odaklanması Sıkıştırılması (Bunching) İşlemlerinin tamamına elektron demet kontrolü (Electron Beam Diagnostic) denir.

4 ELBE Elektron Demet Hattı FEL in üretimi için elektron demeti en az kayıpla ve sahip olunan alanı en optimum halde kullanılacak şekilde tasarlanmıştır. Elektron demet hattında elektron demeti en iyi i şekilde sıkıştırılarak boyuna demet olarak taşınmaktadır. Elektron demetinin elde edilmesinden sonra hızlandırılması, FEL in elde edilmesi ve demet Dump edilinceye kadar tüm hat boyunca elektron demetinin tam ve doğru ğ ölçülmesi l şarttır. Demet Bilgisinin doğru bir şekilde ölçülmesi için gerekli olan ölçüm cihazları ve bu cihazların konumları da oldukça önemlidir.

5 Demet Hattı ve Diagnostic Siyah yolların tamamı elektron demetinin ilerlediği demet hattını göstermektedir.

6 Demet Hattı ve Diagnostic

7 Demet Hattı ve Diagnostic Elektron demet hattının çapı 40 mm iken, borunun kalınlığı 1.5~2 15~2mmdir dir. Odalar arası geçişlerde 100 mm çapında daha kalın bir demet hattı kullanılmaktadır ve demet 10 mm çapındaki bir aralıktan geçirilmektedir.

8 Beam Line Troll

9 Demet Hattı ve Diagnostic Elektron Demeti Kaynağı (GUN) Enjktör (INJECTOR) Hızlandırıcı (ACCELERATOR) Dipol ve Quadropol Magnetler Uygulama Alanları Elektron Demetinin Durdurulması (DUMP)

10 Demet Hattı ve Diagnostic Araçları PARAMETRELER Vakum Sistemi Selenoid Demet Görüntüleyici Demet Pozisyonu Demet Uzunluğu Demet Akımı DIAGNOSTIC CİHALARI Demet hattı içerisindeki havayı emmek için. Elektron demetinin demet hattı içerisinde simetrik merkezde tutulmasını sağlar. OTR ve CCD kameralar. Demet varlığının tespiti için. Stripline Detector; online demet pozisyonu ölçümü için MP interferrometer, OTR kamera Faraday Kafesi D K b I i i Ch b

11 ENJEKTÖR (INJECTOR) Başarılı bir elektron demet hızlandırılması ve uygulamaları l için i elektron demeti süper iletken kaviteler (superconducting cavities) tarafından hızlandırılmadan önce enjektörde yüksek akımlı demet elde edilir. Enjektör; elektron tabancası (GUN) ile hızlandırıcı (ACCELERATOR) arasında yer alır. Enjektör; elektron tabancasından çıkan demetin; hızlandırılması için gerekli değerlere ulaşmasının sağlandığı birimdir ve electron beam diagnostic in başlangıç noktasıdır.

12 ENJEKTÖR ve Elektron DEMETİ Elektron demetinin enjektör içerisindeki enerjisi, akımı, emittance ve frekansı elektron tabancasına bağlı olarak değişmektedir. Gun dan çıkan demet 250 kev enerjide, 77pC demet yükünde ve 450ps boya sahiptir. Enjektörün sonunda yani 1. hızlandırıcıdan önce demet 2 kez sıkıştırılması ile demetin frekansı 1.3 GHz olmaktadır. Yanı sıra enjektör GENERATOR ile de edilebilir. üzerinde elektron bulunan demeti MACRO ek olarak PULSE modüle Enjektörde hızlandırıcıya girecek demetin, hızlandırıcı özelliklerine bağlı olarak demetin oluşturulup gerekli değerlerin kazandırılması sağlanır.

13 ENJEKTÖR ve Elektron DEMETİ Elektron kaynağından çıkan demet ilk olarak selenoid ler ile simetrik merkeze odaklanır ve uygun frekansa getirmek için subharmonic BUNCHER a girmektedir. Elektron Demeti hızlandırılmadan önce bir BUNCHER dan daha geçirilmelidir. Çünkü bu son buncher demeti; hızlandırıcaya uygun frekans değerine getirir. Bu değer 1.3GHz dir. Amaç; elektron demetinin frekansını artırarak dalga boyunu küçültmektir. ült kti

14 ENJEKTÖR ve Elektron DEMETİ

15 GUN; 250 kev elektron kaynağı. Enerjili termoionic SELENOID; elektron demetinin manyetik alan etkisi ile odaklama (focusing) yapmakta kullanılmaktadır. l k Enjektör içerisinde 5 adet selenoid yer almaktadır. Bu selenoidlerden birincisi hemen gun çıkışında olmak üzere her ara diagnostic işleminden sonra odaklama yapmak için yerleştirilmiştir. Beşinci selenoid ise hemen 1. hızlandırıcının girişinde yer almaktadır. BUNCHER; elektron demetinin pakatlenmesi görevini üstlenir, frekans değeriniğ artırarak dalga boyunu küçültür.

16 BUNCHER

17

18

19

20 Aperture colimate beam yapmak ve emitance ayarı için kullanılmaktadır Nükleer Aperture, colimate beam yapmak ve emitance ayarı için kullanılmaktadır. Nükleer fizik deneylerinde emitance düşürmek için daha küçük aralıklar kullanılırken (3mm), FEL üretiminde bu aralık değerleri 12 mm kullanılmaktadır.

21 Demettin emitance değerini ölçmek için ELBE de geliştirilmiş yazılım ve ölçüm cihazı. Bu cihaz tamamen bakır kaplı bir yüzeyi y vardır.

22 İyon Vakum Pompaları İyon vakum pompaları hızlandırıcılarda kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış pompalardır. Bu pompalar içerisinde içerdikleri düşük akımlı anod sayesinde iyonizasyon işlemini gerçekleştirmektedir. Stabilize olmuş yüksek basınç değerlerinde çalışan pompalardır p

23 VAKUM Enjektördeki vakum değeri yaklaşık olarak 2.3e e-009 mbar dır.

24

25 OTR ve CCD Kameralar OTR ve CCD kameralar demet hattı boyunca demet varlığının tespitinde. MP interferrometter aracılığı ile demet boyunu ölçülmesinde. Elektron demetinin profilinin ve pozisyonunun tespitinde kullanılırlar. OTR kamer ve CCD kameralar birbirinden farklı kameralardır.

26 Temel Kamera Gözlem Mantığı Demet hattı içerisinde i i ilerleyen l elektron demeti hareket edebilen bir sistem aracılığı ile 45 derecelik açıda olan Alüminyum plaka yardımıyla kamera odaklanır ve böylece kamerada demet optik olarak incelenebilir.

27

28 OTR Kameralar OTR ; Optical Transition Radiation modülü yardımıyla radyasyon detekte etme mantığı ile çalışırlar. l OTR kameralar açık radyasyon ortamlarında kullanılabilirler. OTR tübü; demet enerjisini puls üreterek varlığını tesbit eder. Bu puls kamera içerisinde optik görünüme çevrilir. Görüntü netlikleri CCD ye göre daha düşüktür. ş CCD kameralara göre de oldukça pahalıdırlar.

29 OTR Tübü OTR Kamera

30

31 OTR Kameralar. OTR kameralar için herhangi bir koruma işlemine i gerek yoktur.

32 Demet hattı üzerinde yer alan ve demetin optik olarak gözlenmesi için elektron demetinin alüminyum ile yansıtılmasını sağlayan hareketli mekanizma.

33 CCD Kameralar CCD kameralar elektron demet enerjisini ölçemediği gibi demet enerjisinden de çok fazla etkilenen kameralardır. Elektron demetinin pozisyonunu ve varlığını incelemek için; demet gözlem penceresine gönderilen UV ışığının yansımasını optik olarak görüntüye dönüştürürler. OTR kameralara göre çok daha net görüntü verirler. OTR Kameralardan çok daha ucuzlardır. CCD kameralar radyasyondan etkilendikleri için kurşun blokların içerisinde i i muhafaza edilmelidirler. lidi l

34 Temel Kamera Gözlem Mantığı ğ

35 CCD kamera için UV kaynağı CCD kamera için periskop CCD kameranın saklandığı kurşun blok

36 CCD Kamera için demet hattı üzerindeki optik gözlem açıklığı Elektron Demet Hattı Demet hattı üzerinde yer alan ve demetin optik olarak gözlenmesi için elektron demetinin alüminyum ile yansıtılmasını sağlayan hareketli mekanizma.

37

38 U100 Undulator lerde CCD kameralar kullanılmaktadır U27

39 OTR ve CCD kameraların dışında her bir odanın içerisinde 2 farklı kamera daha mevcuttur. Bu kameralar; network kamera (2MP), radyasyon y gözlem kamerası.

40 BPM Beam Position Monitor Demet Pozisyon Monitörü Demet hattı içerisinde demetin pozisyonu oldukça önemlidir. Demet pozisyonundaki en ufak değişiklik bile demetin yanlış yönlendirilmesine ve hatta uygulama alanlarına l taşınamamasına neden olabilir. Demet pozisyonu online olarak sürekli takip altında tutulmalıdır. Demet pozisyonunda olası değişiklikler selenoidler ve magnetler yardımıyla düzeltilir.

41 BMP Hareket halindeki demetin oluşturduğu elektrik alanı (x, y, -x, -y) eksenler üzerindeki striplerce algılanmaktadır. Böylece demetin odak merkezine gör konumu sürekli takip edilir.

42

43

44 BMP den olunan dört eksenli sinyallerin osiloskop ekranında görünümü

45

46 Küçültülmüş özel BMP tasarımı

47

48

49

50 BEAM LOST MONITOR Demet Kaybı Monitörü Demet kaybını görüntüleye bilmek yada tespiti için Ionization Chamber kullanılmaktadır. Demet kaybının ölçülmesindeki amaç; demet hattı boyunca demet deki kayıpları veya değer ğ artışlarını takip edebilmek. Demette meydana gelebilecek sapmalar sonucu sistem it ii için olası bir kazaya engel olmaktır.

51 Nasıl ölçülüyor? İnce bir boru hattı içerisinde Ar gazı ile doldurulur. Bu boru hattı tüm demet hattı boyunca demet hattına paralel olarak yerleştirilir. Böylece demette meydana gelecek en ufak elektron kaybı gaz ile etkileşip; gazı iyonlaştırır. Böylece bir pik değeri elde edilir. Yada PLC aracılığı ile bilgisayardan her noktadaki iyonlaşma miktarı takip edilebilinir.

52

53

54 Faraday Cup Faraday Kafesi Demet akımının ölçümünde kullanılır. Fakat demet yapısına zarar vererek ölçüm yapan bir sistedir. Demet dump da kullanılmaktadır.

55 DEMET BOYUNUN ÖLÇÜMÜ Detektörlerden alinan sinyallerin osiloskop ekranindaki görüntüsü. Demet boyunun ölçümü için Martin Publett yöntemi kullanılmaktadır.

56 ELBE nin Bilgisayarlı Kontrol Sistemi ve Yazılımı Donanım birimlerinin bilgisayar aracılığı ile kontrolü : SIMATIC PLC S5, S7 (Siemens) Veri Depolama, Yazılım tabanlı çalışma, Bilgisayar işletim sistemleri: PC (Windows 2000) Beam diagnostic (fast control): Hardware: PLC Software: LabVIEW / LabWindows (Nat. Instruments)

57 ELBE nin Bilgisayarlı Kontrol Sistemi ve Yazılımı

58 ELBE nin Bilgisayarlı Kontrol Sistemi ve Yazılımı Grafik kullanıcı arayüzü Labview plc kontrol yazılımı C dilinde yazılmıştır Hızlı veri işleme yeteneği İşlenen verileri depo edilebilir İşlem İ esnasında hata mesajlarının verilmesi i Geliştirilebilir ş ara yüzler.

59 ELBE nin Bilgisayarlı Kontrol Sistemi ve Yazılımı Yazılım iki farklı temel işlemde üzrinde çalışmaktadır. Diagnostic Mod Beam On Mod Diagnostic Mod Bu mod, demet gun dan başlayıp dump edilinceye kadar Tüm diagnostic işlemlerinin yapıldığı modtur. Beam On Mod Bu mod, demetin hat boyunca tüm diagnostic işlemleri l i Gerçekleştirildikten sonra, işleme başlandığı ve demet hattının Kontrol edildiği çalışma modudur.

60