IV. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve DEDEKTÖRLERİ YAZOKULU

Benzer belgeler
Prof. Dr. Ömer YAVAŞ Ankara Üniversitesi

Işınım Kaynakları İçin Benzetim Programları I: SPECTRA

Işınım Kaynakları Hakkında Temel Bilgiler. Yrd. Doç. Dr. Zafer Nergiz Niğde Üniversitesi

DAİRESEL HIZLANDIRICILAR

TARLA IR-SEL Salındırıcı Magnetler İçin Benzetim Çalışmaları. Simulation Studies for TARLA IR-FEL Undulator Magnets

X-Işınları TAC-SR. Numan Akdoğan.

SDÜ FEN DERGİSİ (E-DERGİ). 2009, 4(2), THM KIZILÖTESİ SEL YÜKSELTEÇ MODUNUN FİZİBİLİTE ÇALIŞMASI. Hüsnü AKSAKAL*, Ünsoy KOCAÖZ*

TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ SERBEST ELEKTRON LAZERİ PROJESİ

Theory Tajik (Tajikistan)

HIZLANDIRICILARA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI

FZM443 PARÇACIK HIZLANDIRICILARI. Prof. Dr. Ömer Yavaş

Parçacık Hızlandırıcılarının Tipleri ve Fiziği-II DAĐRESEL HIZLANDIRICILAR. Prof. Dr. Ömer Yavaş Ankara Üniversitesi

TEZ ONAYI Yeşim CENGER tarafından hazırlanan Üçüncü Nesil ve Dördüncü Nesil Işınım Kaynakları için Kullanılan Magnetlerin Işınım Karakteristiklerine E

IV. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve DEDEKTÖRLERİ YAZOKULU

3. DOĞRUSAL HIZLANDIRICILAR: TEMEL İLKELER

ÖZET Yüksek Lisans Tezi TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ PROJESİNİN 3,56 GeV ENERJİLİ DEPOLAMA HALKASINDA DEMET YAYINIMI VE ÖRGÜ OPTİMİZASYONU Kahraman ZENGİ

TR RARE B -> VVY DECAY AND NEW PHYSICS EFFECTS

The Physics of Particle Accelerators - Klaus Wille ( )

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ

6th International Student Conference of The Balkan Physical Union, İstanbul

ENİNE DEMET DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Abbas Kenan Çiftçi. Ankara Üniversitesi

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

X-Işınları. Çalışma Soruları. Doç. Dr. Numan Akdoğan Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü. X1 (X-ışınları hakkında genel bilgiler)

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Serbest Elektron Lazeri

DOĞRUSAL ve DAİRESEL HIZLANDIRICILAR TTP8/CERN

Sinkrotron IşıI. II. ULUSAL PARÇACIK ACIK HIZLANDIRICILARI ve DEDEKTÖRLER. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ Ankara Üniversitesi Fizik MühendisliM

T. M. Aliev, K. Azizi, M. Savcı Vertices of the heavy spin-3/2 sextet baryons with light vector mesons in QCD Eur. Phys. J.

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Dr. Bora KETENOĞLU. Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi. Fizik Mühendisliği Bölümü

Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) T.A.R.L.A. tesisi serbest elektron lazeri demet parametreleri hesapları ve enjektör benzetim çalışmaları

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Hızlandırıcılar ve Çarpıştırıcılar

X. THM YUUP ÇALIġTAYI PROGRAMI 9 11 Aralık A.Ü. Hızlandırıcı Teknolojileri Enstitüsü Ankara Üniversitesi 50. Yıl Kampüsü, Gölbaşı, ANKARA

Statik Manyetik Alan

X-Işınları. Numan Akdoğan. 2. Ders: X-ışınlarının üretilmesi.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Sinkrotron Işınımı Tesislerinde Dünyadaki Durum, TURKAY Tesisi ve Türkiye İçin Önemi ve TURKAY Tesisi Tasarım Çalışmalarının Sonuçları

HIZLANDIRICI MERKEZİ PROJESİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ HIZLANDIRICILARA DAYALI KIZIL ÖTESİ SERBEST ELEKTRON LAZERİ (IR-FEL) OPTİMİZASYONU

A A A A A A A A A A A

DESY HIZLANDIRICI MERKEZİ

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

Çağının ötesinde işleri yapma gücünü ve kararlılığını kendinde bulan insanları, belki şu an aramızda olmasalar da, herzaman hatırlayalım.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ

X-Işınları. Çalışma Soruları

Alüminyum Hedefte Depolanan Enerjinin Elektron Enerjisi ile Değişimi. Variation of Deposition Energy with Electron Energy in Aluminum Target

MADX-Emittans Hesabı. ZAFER NERGİZ Niğde Üniversitesi

TAC PROTON HIZLANDIRICISININ LINAC ALTERNATİFİ İÇİN DTL SİMÜLASYONU. Abdullatif ÇALIŞKAN, Metin YILMAZ

Hızlandırıcı Fiziği. Enine Demet Dinamiği II. Dr. Öznur METE University of Manchester The Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ

: Prof. Dr. Ömer YAVAŞ, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı

TÜRK HIZLANDIRICI KOMPLEKSİ ÖNERİSİ

Türk Hızlandırıcı Merkezi Önemi, İçeriği ve Yol Haritası

1. Hafta. İzotop : Proton sayısı aynı nötron sayısı farklı olan çekirdeklere izotop denir. ÖRNEK = oksijenin izotoplarıdır.

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

Bölüm 1 Maddenin Yapısı ve Radyasyon. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

Hızlandırıcı Fiziğine ine Giriş

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. chem.libretexts.org

Parçacık Hızlandırıcılar

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fizik Mühendisliği Bölümü F M İ N S E S İ T O P L U L U Ğ U Y A Z I L I R Ö P O R T A J

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ DERS. Prof. Dr. Haluk YÜCEL RADYASYON DEDEKSİYON VERİMİ, ÖLÜ ZAMAN, PULS YIĞILMASI ÖZELLİKLERİ

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Radyasyon (Işınım) Isı Transferi Deneyi Çalışma Notu

Parçacık Hızlandırıcılarında RF ve Güç

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

ψ( x)e ikx dx, φ( k)e ikx dx ψ( x) = 1 2π θ açısında, dθ ince halka genişliğinin katı açısı: A. Fiziksel sabitler ve dönüşüm çarpanları

FİZK Ders 8 MANYETIK ALAN. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

SU Lise Yaz Okulu 2. Ders, biraz (baya) fizik. Dalgalar Elektromanyetik Dalgalar Kuantum mekaniği Tayf Karacisim ışıması

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

Öğr. Gör. Demet SARIYER

HPFBU. MADX III (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SERBEST ELEKTRON LAZERİ PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ

Öğr. Gör. Demet SARIYER

rmalar Deutsches Elektronen-Synchrotron S. Sultansoy I.Ulusal Parçac

İMÖ 206 VİZE SINAVI - 18 NİSAN 2003

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

METRİ HIZLANDIRICILAR. Mehmet YÜKSELY ÇÜ FBE Fizik ABD.

Gamma Bozunumu

Bohr Atom Modeli. ( I eylemsizlik momen ) Her iki tarafı mv ye bölelim.

Öğr. Gör. Dr. Demet SARIYER

MADX III (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

Parmela Proje Soruları Çözümleri. 9 Nisan Esin Çavlan & Ece Aşılar

RÖNTGEN FİZİĞİ X-Işını oluşumu. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

Parçacık Hızlandırıcılarının Medikal Uygulamaları 2. Doç.Dr. Bahar DİRİCAN GATA Radyasyon Onkolojisi AD.

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

TEMEL SI BİRİMLERİ BOYUTSUZ SI BİRİMLERİ

Menceloglu, Y. Skarlatos, G. Aktas, M. N. Inci Use of Polyethylene Glycol Coatings for Optical Fibre Humidity Sensing Optical Review (2008)

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

Maddenin Yapısına Giriş Ders-2 DOÇ. DR. ZEYNEP GÜVEN ÖZDEMİR EKİM 2017

Lineer Enerji Transferi (LET) ve Rölatif Biyolojik Etkinin (RBE) Radyobiyolojik Önemi

- Tsukuba Science City

AccTR Virtual Institute of Accelerator Physics. The Physics of Particle Accelerators An Introduction. Chapter : 3.12, 3.13

HPFBU2012. Hızlandırıcı Fiziği. Boyuna Demet Dinamiği. Öznur METE. CERN, Accelerators Beam Transfer Group.

Transkript:

IV. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve DEDEKTÖRLERİ YAZOKULU HIZLANDIRICIYA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI - II SİNKROTRON IŞINIMI (SI) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ Ankara Üniversitesi Fizik ik Mühendisliği liğibölümüü

İÇİNDEKİLER Işınım Kaynağı Nesilleri Sinkrotron Işınımı ş (SI) Nedir? Depolama Halkası Nedir? Ana Teknik Donanımları Nelerdir? Sinkrotronun Yapısı ve Fiziği Sinkrotron Işınımının Fiziği Sinkrotron Işınımının Kullanım Alanları Sinkrorton Işınımı için Örnek Laboratuar THM Sinkrotron Işınımı Projesi Serbest Elektron Lazeri (SEL) SEL in Fiziği ve Çalışma Prensibi Dünyadaki SEL Laboratuarları Kurulması Planlanan Türk Hızlandırıcı Merkezi SEL Tesisi Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 2

Işınım Kaynaklarının Nesilleri Birinci nesil: Eğici (bending) magnetlerden elde edilen parazitik modda ışınımdır. İkinci nesil: SI üretmek amacıyla tasarlanmış, salındırıcı (undulatör) ve zigzaglayıcı (wiggler) kullanılmıştır. ( ε > 100 mm mrad ) Üçüncü nesil: Halka boyunca bulunan düz kısımlara salındırıcı ve zigzaglayıcı magnetlerden düşük ş emittanslı elektron demetleri geçirilerek elde edilen ışınım neslidir. ( 20 mm mrad < ε < 100 mm mrad ) Dördüncü nesil: Bu ışınımlar, nm mertebesinde dalgaboylu, yüksek akı, parlaklık ve güç değerlerine sahip ışınımlardır. ( ε <20mmmrad mrad ) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 3

Sinkrotron Işınımı Nedir? Doğrusal veya dairesel olarak ivmeli harekete zorlanan yüklü parçacıklar elektromagnetik ışıma yaparlar. Bu gerçekten hareketle ilk kez 1947 yılında, sinkrotronda ivmelendirilen (hızlandırılan) elektron demetinden ışınım üretilmiştir. Sinkrotronda elde edilen bu ışınıma ışınıma sinkrotron ışınımı denmiştir. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 4

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 5

SI nın Foton Enerjisi ve Dalgaboyu Aralığı Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 6

SI nın Avantajları ve Özellikleri foton smrad GeV A%100 %00BG foton 2 smrad mm 2 %0,1bg Çok yüksek foton akısı (~10 17 2 2 ) Yüksek parlaklık (~10 34 ) Ayarlanabilir dalgaboyu Uzak kızılötesinden (FIR), sert X-Işınlarına kadar geniş bir bölgede sürekli spektrum Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 7

Depolama Halkası Nedir? Depolama halkası, zaman içinde sabit magnetik alanın kullanıldığı ğ sinkrotron benzeri bir halkadır. Ön hızlandırıcıda hızlandırılan demet, enjeksiyon bölgesinden sabit yarıçaplı halkaya sokulur. Demet yörüngede defalarca dolanarak hızlandırıcı RF alanından geçer ve istenilen enerjiye ulaştığında demet halkanın dışına ş alınır. Çarpıştırıcı ş olarak ya da sabit enerjide halka içinde tutularak depolama halkası olarak kullanılır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 8

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 9

Depolama halkalarında magnetik alanlar zamana göre sabittir ve parçacık demetleri devamlı döner. Elektron sinkrotronlarına benzer şekilde, elektron depolama halkalarında da sinkrotron ışınımı ulaşabilecek enerjiye bir limit koyar. Günümüz teknolojisiyle süper iletken mikrodalga boşlukları (RF kaviteler) kullanılarak depolama halkalarında birkaç çyüz GeV enerji elde edilebilir. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 10

Hızlandırıcılarda larda Kullanılan lan Magnet Çeşitleri Depolama halkası ve sinkrotrondaki parçacıklar halkanın içinde dönerken, farklı magnet yapılarının içinden geçerler: Eğici (Bending) Magnet Odaklayıcı (Focusing) Magnet Zigzaglayıcı (Wiggler) Magnet Salındırıcı (Undulator) Magnet Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 11

1. Eğici (bending) Magnetler Parçacıklar bu magnetlerin içinden geçtiği zaman, yollarından birkaç derece saparlar. 1 B ( T ) ( m 1 ) = Cρ ρ cp( GeV ) www.technicoil.com/magnet.html GeV Cρ = [ c ] e = 0. 299792 m T Magnetik katılık; B.ρ [Tm] = p/e B.ρ [Tm] = 3,3356p [GeV/c] Marks, 2006 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 12

2. Odaklayıcı (quadrupole) Magnetler www.technicoil.com/magnet.html V B x = = x gy 1 x. y = ± R 2 2 V B y = = gx y k( m 1/ f = k 2 ) = C ρ l q g( T / m) cp( GeV ) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 13

Kuadropolün Adı Odaklama Düzlemi Demetteki Etki Odaklayıcı kuadropol Yatay Demetin yatay ebatını azaltır, fakat dikey ebatını arttırır. Dağıtıcı ğ kuadropol Dikey Demetin dikey ebatını azaltır, fakat yatay y ebatını arttırır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 14

3. Zigzaglayıcı (wiggler) Magnetler Zigzaglayıcı magnetler için kuvvet parametresi K; K = 0.934 BTesla ( ) λ ( cm ) formülüyle verilir. Burada B, kutuplar arasında oluşan magnetik alan ve λ p salındırıcı periyodudur. K>1 yani Θ w >1/γ. p Marks 2006 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 15

4. Salındırıcı (undulator) Magnetler Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 16

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 17

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 18

Sinkrotronun Yapısı ve Fiziği r r F = q E + r [ q ] ( r ) c v B c Elektrik alan ile hızlandırma sağlanırken manyetik alan ile dairesel yörüngeler oluşturulur. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 19

Dairesel hareketin yarıçapı uygulanan manyetik alanın şiddeti ile orantılıdır. Yani dairesel hızlandırıcıların yörünge yarıçaplarını belirleyen etken manyetik alan şiddetidir. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 20

γmv 2 q r r 1 r ˆ = r c r qb [ ] ( ) c v B = = sabit cp Burada q parçacığın ğ yükü, v hızı, m kütlesi, p momentumu, B uygulanan manyetik alan, r sinkrotron halkasının yarıçapıdır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 21

r = R= sabit Yörünge yarıçapı sabit olduğunda daha yüksek enerjilere ulaşılabilir. Bunun için tasarım şartı; 1 R = qb cp = sabit Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 22

Sinkrotronda bir paketçiğin halkada dolanım süresi ; τ = 2π 2 2πRR 2πγmc = v ZeB Parçacığın momentumu arttıkça parçacıkları aynı yörüngede tutmak için eğici magnetlerin şiddeti buna eş değer olarak arttırılır. Bu durum manyetik alanın parçacığın momentumu ile orantılı olarak artırıldığı zaman sağlanır. R = sabit => B ~ p (t) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 23

Dolanım frekansı parçacığın hızına bağlı olarak; ZecB f = β ( t) β ( t) rev 2πcp f rf = hf rev Demetin hızlandırılabilmesi için, rf frekansı dolanım frekansının tam katı tutulmalıdır t l böylece eşzamanlılık l koşulu sağlanır. h orantı katsayısı harmonik sayı olarak adlandırılır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 24

Hafif parçacıklar için; Hafif parçacıklar kısa sürede rölativistik hızlara ulaşırlar ve ışık hızına yakın sabit hızlarla dolanımlarına a a devam ederler. e Ağır parçacıklar için; Enerjinin artmasından dolayı, bu artışla birlikte ağır parçacıklarında hızları artacaktır. v = değişken β = β (t) => f rf ~ v(t) v = sabit β =sabit =>frf=>sabit Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 25

Bir sinkrotronda ulaşılabilecek maksimum enerji sinkrotron yarıçapı ve uygulanan maksimum manyetik alan ile belirlenir. Maksimum enerji; ( 2 2 ) [ kg ] [ m ] k cp E E mc C B r max = kin kin + 2 = p kg m GeV C [] p = c e = 0. 02997926 kg m Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 26

Parametrelerinin karşılaştırılması Çalışma Prensibi Enerji γ Hız v Yörünge r Alan B Frekans f rf Akı Siklotron 1 değişke ~vv sabit sabit sürekli* n Sinkro değişkeğ ş değişke ğ ş ~p B(r) () ~B(r)/γ(t) ()γ( ) atmalı siklotron n n İsokron değişke değişke siklotron n n Proton / iyon sinkrotronu Elektron sinkrotronu değişke n değişke n değişke n r=f(p) B(r, φ) sabit sürekli r ~p(t) ~v(t) atmalı sabit r ~p(t) sabit atmalı * radyo frekansında module edilmiş sürekli demet Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 27

Sinkrotron Işınımının ş Fiziğiğ Enine ivmelendirilmiş yüklü bir parçacık için ışınım gücü: Pratik birimler cinsinden: C P = 2 r dp P = c γ 2 3 mc dt P γ 4π = μ 2 2rc c 2 2 B E = 2 0 3( mc ) 2 4π 2rc c 8 W B = 6.0779 10 = 379.35 2 2 2 2 μ0 3( mc ) T GeV T = μ 2 C B B 2 E 2 1 GeVs Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 28

Sinkrotron ışınımı gücü üü; P = γ 4 ccγ E 2 2π ρ Elektronlar için Sand in ışınım sabiti ; 4 = π 3 msw = 1.41733 10 = 8.8460 10 2 ) GeV c 14 5 Cγ 3 4 ( r mc m GeV 3 Protonlar için ışınım gücü gerçekte elektronunki ile karşılaştırıldığında kütle oranlarının dördüncü kuvveti ile ters orantılı olarak azalır. (Pelektron~10^13 Pproton) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 29

Parçacığın dairesel bir hızlandırıcıda tur başına kaybettiği enerjiyi ışınım gücünün hızlandırıcı boyunca integralini alarak bulabiliriz. U 0 2 2 3 4 ds = P = γ dt rc mc β γ 2 3 ρ Dairesel hızlandırıcıda tur başına kaybedilen enerji : U 0, iso ( GV GeV ) = C γ E 4 ( GeV 4 ) ρ( m) Ortalama ışınım gücü: P ( MW ) s 4 E ( GeV ) = 0.088463 iso ρ(m) I( A) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 30

Sinkrotron ışınımının kritik foton frekansı: ω c 1 (1/ 2) δt 3 2 3 γ c ρ Kritik foton enerjisi: ε = h c ω c Elektronlar için : ε 3 E ρ C c = 3hc 2( mc c = C c 2 3 ) 3 3 E ( GeV ) 2 2 ε c ( kev ) = 2.21832183 = 0.66503 E ( GeV ) B ( T ) ρ( m) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 31

Dalga boyu çıkan ışınımın ş enerjisiyle ilişkilidir: ş λ [ cm] = 1,2399.10 10 ε [kev ] c ε c 77 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 32

Δω /ω frekans aralığında, birim katı açı başına foton akısı: & 2 d N ph 2 Δ = C Ω E I dθd ψ ω K ω 2 2/3( ξ ) F( ξ, θ ) C Ω = 3α 16 foton = 1.3255 10 2 2 2 2 2 4ππ e ( mc ) smrad GeV A%100 BG Burada ψ sapma düzlemi içindeki, θ sapma düzlemine normal olan açıdır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 33

Foton akısının üzerinden integrali alınırsa, θ Δ = ph S I d dn ω ω ω ω γ α ψ 9 4 & c e d ω ω ψ 9 α ince yapı sabitidir. c S ω ω fonksiyonu ; 3 9 = c dx x K S c c ω ω ω ω π ω ω / /3 5 ) ( 8 3 9 şekilde tanımlanır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 34

Sinkrotron ışınımı spektrumunun evrensel fonksiyonu. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 35

Parlaklık (Brightness) B : B = N & ph 4 π 2 σ σ σ σ x x y y dω ω B = foton sayısı / dω S (dω/ ω) dω : Birim i katı açı, dω / ω : Birim band genişliği, S : Birim kaynak alanı. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 36

Dünyada SI Merkezleri Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 37

Sinkrotron Işınımının Kullanım Alanları Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 38

HASYLAB DORIS III Örnek Laboratuarı Enerji (GeV) 445 4.45 Demet Akımı (ma) 140 Çevre (m) 289.193 Harmonik Sayısı 482 Dolanım Frekansı (MHz) 1.036 Yatay Yayınım (nm rad) 410 Dikey Yayınım (nm rad) 12 Enerji Yayılımı (%) 0.11 Paketçik Uzunluğu ğ (mm) 19.5 Tur Başına Enerji kaybı (MeV) 3.466 DORIS (DESY) Halkası için temel parametreler Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 39

HASYLAB DORIS III için Örnek Bending Magnet Parametreleri: Bending magnetlerin eğrilik yarıçapı : Bending magnetlerin Magnetik alanı: Bending magnetler için kritik foton enerjisi: 12.1849 m 1.2182 T 16.04 kev Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 40

HASYLAB DORIS III için Örnek Salındırıcı ve Zigzaglayıcı Magnet Parametreleri: HARWI-II II Wiggler (Sert X-Işını) W2 Magnet Tipi Hibrit Tipi Max. Manyetik Alan (T) 1.98 Max. K-Parametresi 20.3 Toplam Işıma Güçü (kw) 29 KitikE Kritik Enerjisi i(kev) 26.7 Undulatör (X-Işını) BW1 Magnet Tipi Hibrit Max. Manyetik Alan (T) 0.8 Max. K-Parametresi 2.25 Toplam Işıma Güçü (kw) 4.9 Kritik Enerjisi (kev) 10.8 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 41

DORIS III ve PETRA II nin Foton Akısı Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 42

SR ile HASYLAB da Yapılan Deneyler: Hamburg Uni. "X-Işını Yüzey Kırınımı" (R. L. Johnson) Hamburg Uni. "Atom Spektroskopisi (B. Sonntag) Hamburg Uni. "VUV Parlaklık Spektroskopisi." (G. Zimmerer) Demet Fiziği" (T. Möller, now at TU Berlin) HASYLAB Kohorent X-Işınlarıyla ş Saçılma" (G. Grübel) Hamburg Uni. Makromoleküler Kristallografi " (C. Betzel) Max-Planck Grupları Hamburg Moleküler Biyoloji Yapıları... Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 43

THM Sinkrotron Işınımı Projesi Türk Hızlandırıcı Grubu tarafından önerilmiş, Charm fabrikası 1GeV lik linactan gelen elektronlar ile 3.56 GeV lik depolama halkasından gelen pozitronları çarpıştırmayı ön görmektedir. Charm fabrikası depolama halkası çarpıştırıcı parametreleri idikkate alınarak ktasarım yapılmış. Halkanın üçüncü nesil sinkrotron ışınımı kaynağı olarak da kullanılması hedeflenmiştir. ş Işınım ş kaynağı ğ olarak kullanılabilecek salındırıcı ve zigzaglayıcı magnetler için ön çalışma yapılmıştır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 44

THM Sinkrotron Işınımı Projesi Pozitron demeti Parametreleri Enerji (GeV) 3.56 I ortalama (ma) 400 Emittans (nm rad) 8 Beta x / Beta y (m) 2.5 / 2.5 D x / D y 0.22 Işınım Kaynağı Parametreleri Işınım Kaynağı Zigzaglayıcı 1 Salındırıcı 1 Salındırıcı 2 Periyot Uzunluğu (cm) 10 8 4 Periyot Sayısı 35 45 75 Magnetik Alan (T) 0.42 0.16 0.32 K Değeri 4 1.2 1.2 Zigzaglayıcı 2 için K = 8 ve Zigzaglayıcı 3 için K=12 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 45

E 1.pik (ev) E 3.pik (ev) Parlaklık 1.pik Akı 1.pik Foton/s/%1 BW Toplam Güç (kw) Salındırıcı 1 836 2525 2,6.10 18 8.10 14 0,29 Salındırıcı 2 1679 5029 5,5.10 18 1,4.10 15 0,96 Hesaplanan Işınım Parametreleri E c (ev) Toplam Güç (kw) Zigzaglayıcı 1 3489 2,0 Zigzaglayıcı 2 5816 5,5 Zigzaglayıcı 3 10469 18,0 Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 46

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 47

Depolama Halkasında; 3.56 GeV lik Halkanın çevresi 264m dir. 32 adet eğici magnet, 96 adet dağıtıcı ve odaklayıcı kuadrupol, 4.44 metrelik 14 adet magnetsiz bölge Çarpışma bölgesi için bırakılan iki bölgenin uzunluğu ise 17 metre olarak belirlenmiştir. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 48

Sinkrotron Işınımı Uzak kızılötesinden (FIR), sert X-Işınlarına kadar geniş bir bölgede sürekli spektrum sağlar. Sinkrotron Işınımı ile yüksek akı ve parlaklığınğ yanı sıra iyi bir kutuplanma elde etmek mümkündür. Sinkrotron Işınımı malzeme fiziğinden biyolojiye bir çok kullanım alanı içermektedir. TAC SR Projesi, hayata geçirildikten sonra bölgesel projelerin (SESAME, CANDLE) yanında Ar-Ge çalışmaları için iyi bir potansiyel oluşturacaktır. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 49

Kaynaklar Applied Physics Technologies, 2006. Web sitesi. www.a-p-tech.com. Bilderback, D. H. Elleuame, P. and Weckert, E. 2005. Review of third and next generation synchrotron light sources. J. Phys. B, 38, 773. Ciocci, F. Dattoli, G. Torre, A.and Renieri, A. 2000. Insertion devices for synchrotron radiation and free electron laser. World Scientific, 400p, Singapore. Çiftçi, A. K., Sultansoy, S., Yavaş, Ö., Yılmaz, M. 2000. TAC proposal for fundamental and applied research. Proc. 1st Euroasia Conf. on Nuclear Science and its Applications, 1090-1096. Çiftçi, A. K. 2001. Türk Hızladırıcı Kompleksi Önerisi. I. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK I), http://www.taek.gov.tr/uphuk1taek tr/uphuk1 Einstein, A. 1905. On a heutirtic viewpoint concerning the production and transformation of light. Ann. Phys., 17, 132-148. Einstein, A. 1905. On the electromagnetics of moving bodies. Ann. Phys., 17, 891-921. 921 Elias, L. R. Fairbank, W. M. Madey, J. M. J. Schwettman, H. A. and Smith, T. I. 1976. Observation of stimulated emission of radiation by relativistic electrons in a spacially periodic transfer magnetic field. PRL, 36, 717. Karslı, Ö. 2006 Hızlandırıcılara Dayalı Kızıl Ötesi Serbest Elektron Lazeri (IR-FEL) Optimizasyonu Yüksek Lisans Tezi. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 50

Kaynaklar Kondratenko, A. M. and Saldin, E. L. 1980. Generation of coherent radiation by a relativistic electron beam in an ondulator. Part. Acc., 10, 207. Lee, S. Y. 1994. Accelerator Physics. World Scientific, 480p, Singapore. Madey, J. M. J. 1971. Stimulated emission of bremsstrahlung in a periodic magnetic field. J. Appl. Phys., 42,1906. Mete, Ö., Karslı, Ö. Yavaş, Ö. 2006. An optimization study for an FEL oscillator as TAC test facility. European Particle Accelerator Conference 2006 (EPAC 06). Mete, Ö. 2006 Hızlandırıcılara Dayalı Işınım Kaynaklarının Fiziksel Karakteristikleri Yüksek Lisans Tezi Nergiz, Z. 2004. TAC phi fabrikasının pozitron depolama halkası. II. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK II), http://www.taek.gov.tr/uphuk2 Palmer, R. B. 1972. Interaction of relativistic particles and free electromagnetic waves in the presence of a static helical magnet. J. Appl. Phys., 43, 3014-3023. 3023. Robinson, K. W. 1985. Ultra short wave generation. NIMA, 239, 111. Wiedemann, H. 2003. Synchrotron radiation. Springer, 269, Germany. Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 51

Kaynaklar Wilson, E. 2001. An introduction to particle accelerators. Oxford University Press, 249, New York. Wille, K. and Mcfaal, J.1996. The physics of particle accelerators. 310p, Germany. Winick, H. 1995. Synchrotron radiation sources. World Scientific, 493p, USA. Wu Chao, A. and Tigner, M. 2002. Handbook of accelerator physics and engineering. World Scientific, 654p, USA. Yavaş, Ö. Çiftçi, A. K. Yılmaz, M. Recepoğlu, E. ve Sultansoy, S. 2000. Parçacık hızlandırıcıları: Türkiye de neler yapılmalı DPT1997K- 120420 No lu Proje Sonuç Raporu, http://bilge.science.ankara.edu.tr Yavaş, Ö. 2001. Turkic Accelerator Centre (TAC) Proposal. 1st Helenic-Turkish International Physics Conf., 131. Yavaş, Ö., 2004. Türk Hızlandırıcı Kompleksi Projesi. II. Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK II), http://www.taek.gov.tr/uphuk2 Yavaş, Ö. 2006. Sinkrotron ışınımı ve serbest elektron lazeri üretimi ve kullanımı için genel tasarım. Türk Hızlandırıcı Merkezi Projesi İçerik Tasarımı DPT2003K-1201906 No lu Proje Sonuç Raporu, s131, Ankara. (http://thm.ankara.edu.tr/) t /) Prof. Dr. Ömer YAVAŞ 2-5 Eylül 2008, Bodrum 52

Teşekkürler http://thm.ankara.edu.tr yavas@eng.ankara.edu.tr