1 / 38

SİNKROTRON IŞINIMI VE SERBEST ELEKTRON LAZERİ İÇİN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLER

SİNKROTRON IŞINIMI VE SERBEST ELEKTRON LAZERİ İÇİN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLER. III. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve UYGULAMALARI KONGRESİ. Y. Cenger, Ç. Kaya, Ö. Yavaş Ankara Üniversitesi Fizik Müh. Böl. İÇERİK:.

dinos
Download Presentation

SİNKROTRON IŞINIMI VE SERBEST ELEKTRON LAZERİ İÇİN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLER

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. SİNKROTRON IŞINIMI VE SERBEST ELEKTRON LAZERİ İÇİNSALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLER III. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve UYGULAMALARI KONGRESİ Y. Cenger, Ç. Kaya, Ö. Yavaş Ankara Üniversitesi Fizik Müh. Böl. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  2. İÇERİK: • SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ • ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ • TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ • RADIA PROGRAMI İLE MAGNET TASARIMININ GEOMETRİK İNCELENMESİ • ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  3. SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ Salındırıcı (undulator) ve zigzaglayıcı (wiggler) magnetler periyodik olarak sıralanmış dipol magnetlerden oluşmuş özel magnetlerdir. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  4. SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ Salındırıcı veya zigzaglayıcı magnet alanı demet boyunca, periyod uzunluğu olmak üzere periyodiktir. z boyunca alan bileşeni ; s boyunca alan bileşeni ; III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  5. SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ Demet ekseni boyunca periyodik olarak değişen magnetik alanın tepe değeri ; z=0 eksenindeki bileşen İdeal yörüngesinde ilerleyen parçacığın ulaşacağı maksimum sapma açısı; ve K salındırıcı kuvvet parametresi şeklinde ifade edilir. pratik birimlerde III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  6. SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ Maksimum yörünge açısı ; halini alır. K= 1 Zigzaglayıcı magnetlerin ışınım yelpazeleri salındırıcılara göre çok daha geniştir. Zigzaglayıcı magnet ışıması Salındırıcı magnet ışıması III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  7. SI VE SEL İÇİN KULLANILAN SALINDIRICI VE ZİGZAGLAYICI MAGNETLERİN FİZİĞİ Işınımın dalgaboyu; Işınımın dalgaboyu temel olarak salındırıcı magnet periyodu ve salındırıcı magnet kuvvet parametresi (K) ile belirlenir. Salındırıcıdan yayımlanan koherent ışınımın şiddeti; Salındırıcı ışınım spektrumunun tam genişliğinin yarı çizgi maksimumu; III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  8. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  9. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında Spring 8 Dairesel Hızlandırıcısı için örnek birer Salındırıcı incelemesi: Spring 8’de Kullanılan Salındırıcılar Linear Undulator Vertical Undulator Helical Undulator Elliptical Undulator Figure-8 Undulator Asymmetrıc Figure-8 Undulator III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  10. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında Spring 8 Dairesel Hızlandırıcısı için örnek birer Salındırıcı incelemesi: Spring 8’de Kullanılan Salındırıcılar Linear Undulator (Doğrusal Salındırıcı) Vertical Undulator (Dikey Salındırıcı) Helical Undulator (Helisel Salındırıcı) Elliptical Undulator (Eliptiksel Salındırıcı) Figure-8 Undulator (8 Şeklinde Salındırıcı) Asymmetrıc Figure-8 Undulator (Simetrik Olmayan 8 Şeklinde Salındırıcı) III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  11. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında 8 GeV enerjili elektron demetli Spring 8’in Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği 1.Harmoniğin Enerjisi 14,5627 keV 1.Harmoniğin Toplam Akısı ; 4,1145.1014 foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. Elektron Demetinin Pik Akımı; 3,91953 A III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  12. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında 8 GeV enerjili elektron demetli Spring 8’in Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Parlaklık (foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği 1.Harmoniğin Enerjisi 14,5627 keV Pik Parlaklığı; 1,85817.1021 foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. Elektron Demetinin Pik Akımı; 3,91953 A III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  13. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında Spring 8 Dairesel Hızlandırıcısı için örnek Zigzaglayıcı incelenmesi: Spring 8’de Kullanılan Zigzaglayıcı özellikleri III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  14. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında 8 GeV enerjili elektron demetli Spring 8’in Zigzaglayıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği Zigzaglayıcıdan Çıkan Işınımın ; Kritik Enerjisi : 11,1107 keV Toplam Gücü : 1,23622 kW III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  15. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ SPECTRA programında 8 GeV enerjili elektron demetli Spring 8’in Zigzaglayıcısı için elde edilen; Parlaklık (foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği Zigzaglayıcıdan Çıkan Işınımın ; Kritik Enerjisi : 11,1107 keV Toplam Gücü : 1,23622 kW III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  16. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ XOP programında ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) için örnek Salındırıcı incelenmesi: III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  17. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ XOP programında 6 GeV enerjili elektron demetli ESRF’in Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği • Toplam Güç = 531.743 W • Güç Yoğunluğu =17825.627 W/mrad2 III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  18. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ XOP programında 6 GeV enerjili elektron demetli ESRF’in Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Parlaklık (foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği K Değeri :0.298 - 2.779 1.Harmoniğin Parlaklığı: ~ 5.1018 foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  19. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ XOP Programında ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) için Zigzaglayıcı Magnet İncelenmesi: III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  20. ÖRNEK LABORATUVARLARIN IŞINIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ XOP programında 6 GeV enerjili elektron demetli ESRF’in Zigzaglayıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği Zigzaglayıcı Açıklığı :10.7218 mm III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  21. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ “Charm Fabrikasının Depolama Halkası için Temel Hızlandırıcı Parametreleri” III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  22. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA Programında Pozitron Depolama Halkası İçin Salındırıcı Tasarımı : III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  23. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA programında 3.56 GeV enerjili pozitron demetli THM’nin Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği 1.Harmonik Enerjisi ; 3,057 keV 1.Harmoniğin Toplam Akısı ; 3,81.1014 foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. Elektron Demetinin Pik Akımı; 8,6 A III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  24. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA programında 3.56 GeV enerjili pozitron demetli THM’nin Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; Parlaklık (foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği 1.Harmoniğin parlaklığı; 2.64.1018 foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. Pik Parlaklığı; 1,48.1020 foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  25. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA programında 3.56 GeV enerjili pozitron demetli THM’nin Doğrusal Salındırıcısı için elde edilen; K Değeri – Enerji (eV) Grafiği III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  26. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA programında 3.56 GeV enerjili pozitron demetli THM’nin Zigzaglayıcısı için elde edilen; Akı (foton/sn.mrad2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği Zigzaglayıcıdan Çıkan Işınımın ; Kritik Enerjisi : 2,35 keV Toplam Güç : 0,241725 kW III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  27. TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) POZİTRON HALKASI İÇİN HESAPLANAN IŞINIM KARAKTERİSTİKLERİ SPECTRA programında 3.56 GeV enerjili pozitron demetli THM’nin Zigzaglayıcısı için elde edilen; Parlaklık (foton/sn.mrad2 .mm2 .%0,1B.G. ) – Enerji (eV) Grafiği III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  28. RADIA PROGRAMI İLE MAGNET TASARIMININ GEOMETRİK İNCELENMESİ • Salındırıcı türü Demir-Hibrit (Hybird with Iron) kullanılacak magnet malzemesi ise NbFeB kalıcı (permanent) magnet olarak seçilmiştir. • Gap aralığı 20 cm alınarak RADIA programında 3 cm periyotlu, periyot sayısı 60 olan salındırıcı tasarlanmıştır. • Tasarımı yapılan salındırıcı 1.8 m uzunluğundadır. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  29. RADIA PROGRAMI İLE MAGNET TASARIMININ GEOMETRİK İNCELENMESİ Demir NbFeB kalıcı (permanent) magnet III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  30. RADIA PROGRAMI İLE THM MAGNET TASARIMININ GEOMETRİK İNCELENMESİ RADIA Programı ile Tasarlanan Salındırıcının Pik Alanı (T) - Kutup Genişliği (mm) Grafikleri Grafiği III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  31. RADIA PROGRAMI İLE MAGNET TASARIMININ GEOMETRİK İNCELENMESİ RADIA Programı ile Tasarlanan SalındırıcınınMagnetik Alan Grafiği Mıknatıslanmanın (Magnetization) Ortalama Kararlılığı: 0,000283585 T Maksimum Tam Mıknatıslanma: 2,10744 T Maksimum H Vektörü : 1,07691 T Merkezdeki Magnetik Alan Bz (0,0,0) : 0,240426 T III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  32. ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI • Uzun bir müddet magnetize kalan magnetlere permanent magnet denir. • Önceki magnetizasyonu kaybeden magnetlere impermanent magnetler denir. Permanent magnetler III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  33. ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI Permanent magnet magnetikliğini aşağıdaki yollarla kaybeder: • Magneti, Curie sıcaklığını geçmek suretiyle ısıtıp, uzun erimli düzenini bozarak magnetikliği kaybettirilebilinir. • Bir magneti diğerine çeşitli yollarla dokundurulursa magnetikliğini kaybeder, ama bazı durumlarda, bazı materyaller çok büyük zorlayıcı alana sahip olurlar, bu durumda başka bir permanent magnetle demagnetize olmazlar. • Vurmak ya da sallamak magnetin uzun erimli düzenini bozar. • İçinden AC akım geçen bir selonoidin içine konulursa magnetin uzun erimli düzeni bozulur, aynı şekilde DC akım magnette düzeni sağlar. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  34. ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI Kalıcı magnet çeşitlerine örnek olarak: • Neodyum magnetler – NdFeB Permanent magnetlerin en yüksek enerjili ürüne sahip olanıdır. Şiddetini sıcaklık 80 ºC olduğunda kaybederler. • Samaryum-Kobalt magnetler – SmCoA , NdFeB gibi güçlü bir magnet değildir, ancak korozyon ve ısıya dirençlidir. Sıcaklık 250ºC’ye gelmeden şiddetini kaybetmezler. • AINiCo magnetler – Bu magnetler alüminyum, nikel ve kobalttan meydana gelir. Kırılgan olmalarında rağmen, korozyon direncine sahiptirler ve 800 ºC gibi oldukça yüksek Curie sıcaklığına sahiptirler. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  35. ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI Kangaldan akımın geçtiği, materyal içindeki küçük magnetik bölgeler (magnetic domains) magnetik alanla hizaya geçer ve magnetik alan şiddetini yükseltirler. Akım arttıkça, tüm magnetik bölgeler aynı hizaya gelmiş olur, bu duruma doyma (saturation) denir. Bir kez çekirdek (core) doyuma ulaşınca, akımdaki artışlar, göreceli olarak magnetik alanda çok az artışlara sebep olur. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  36. ELEKTRO-MAGNET VEYA PERMANENT (KALICI) MAGNETLERİN FARKI Hızlandırıcı fiziği açısından bakılacak olursa ; Salındırıcılarda elektromagnet yerine kalıcı magnetler tercih edilir. Bunun sebebi ise; Değişken bir magnetik alan yerine değişmez, sabit bir magnetik alanın istenmesidir! Salındırıcılarda kalıcı ve özellikle güçlü magnetik özelliklere sahip magnetler kullanılması gerekmektedir. Bu özelliklerin sağlanması permanent (kalıcı) magnetlerle mümkündür. Örnek olarak salındırcılar için en çok kullanılan magnetik malzemeler SmCo veNdFeBverilebilir. III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  37. KAYNAKLAR • YUUP Projesi II. Altı Aylık Gelişim Raporu “TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ TEKNİK TASARIMI VE TEST LABORATUVARLARI” Şubat 2007, Ankara • 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. • Wiedemann, H. 2003. Synchrotron radiation. Springer, 269, Germany. • Wilson, E. 2001. An introduction to particle accelerators. Oxford University Press, 249, New York. • Yavaş, Ö. 2001. 4. Nesil ışınım kaynağı olarak serbest elektron lazerleri. I.Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK I). • www.spring8.or.jp/en/?set_language=en&cl=en • bilge.science.ankara.edu.tr • www.esrf.eu/Accelerators/Groups/InsertionDevices/Software/Radia • www.desy.de • www.wikipedia.com III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

  38. UPHUK-IV’te Görüşmek Üzere… TEŞEKKÜRLER III.UPHUK 17-19.09.2007 Muğla, Bodrum

More Related