TARLA’nın CERN & SESAME Kapsamında Çalışmaları Zafer NERGİZ Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar İçerik CERN CLIC LHeC SESAME Önerilen projeler Türk Sinkrotron Işınımı Kaynağı Çalışmaları (TURKAY) 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) 1954 yılında Fransa-İsviçre sınırında kurulmuştur. Temel amacı parçacık fiziği araştırmaları yapmaktır. Yüksek enerji fiziğinde temel parçacıkların ve bunlar arası etkileşmeleri belirlemek için çarpıştırıcı deneyleri yapılmaktadır. Şu anda LHC (Large Hadron Collider) devam eden en önemli deneydir. CLIC, LHeC ve FCC geleceğe dönük hazırlıkları yapılan diğer projelerdir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

CLIC (Compact Linear Collider) CLIC TeV mertebesinde elektron pozitron çarpıştırıcısı projesidir. Sürücü demetten elde edilen alanlarla hızlandırma hedeflenmektedir. Bu amaçla 12 GHz’de çalışacak x-band rf kavite yapısı geliştirilmiştir. Sürücü linakın tasarımı, Gamma- Gamma çarpıştırıcısı ve x-band teknolojiye dayanan FEL konusunda katkılar verilmiştir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar CLIC Tasarım Raporu CLIC için yapılan çalışmalar A. Ü. Hızlandırıcı Teknolojileri Enstitüsü (IAT) çatısı altında yapılmıştır. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Uludağ Üniversitesi ve Bolu İzzet Baysal Üniversitesi’nden araştırmacılar çalışmalara destek vermiştir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

CompactLight Horizon 2020 Projesi CompactLight CLIC’te geliştirilen 12 GHz’lik x-band kaviteye dayanan 1 Angstromluk Fel yapmayı hedeflemektedir. Projeye Türkiye’den araştırmacılar IAT çatısı altında destek vermektedir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

LHeC (Large Hadron Electron Collider) Halka Halka opsiyonunda LHC’nin mevcut tüneline mevcut proton halkası ile bir elektron halkası kurmayı önermektedir. Linak-Halka opsiyonu LHC tüneline teğet bir lineer hızlandırıcı inşa etmeyi önermektedir. LHeC bilimsel işbirliğine 20 ülkeden 54 enstitü katılmaktadır. LHeC’in genel tasarım raporuna hızlandırıcı dedektör ve fizik alanında katkılar verilmiştir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar LHeC CDR 6 Üniversiteden 17 Araştırmacının çalışmalarına tasarım raporunda yer verilmiştir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Sinkrotron Işınım Kaynakları Amerika kıtasında çoğunluğu A.B.D.’de olmak üzere 9 Asya kıtasında çoğunluğu Japonya’da olmak üzere 15 Avustralya’da 1 Avrupa kıtasında 18 adet kurulmuş veya kurulma aşamasında SI Veriler http://www.lightsources.org/regions sitesinden alınmıştır 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Dünyadaki bazı SI kaynakları parmetreleri Işınım Kaynağı Enerji (GeV) Çevre (m) Emittans (nm rad) Akım (mA) M.siz.B.SxUzunluk Durum ESRF 6 844.4 4.0 200 32x6.3 m Çlş. (1993) APS 7 1104 3.0 100 40x6.7 m Çlş. (1996) Spring-8 9 1436 3.4 44x7 m, 4x30 m Çlş. (1997) ALS 1.9 196.8 6.3 400 12x6.7 m TLS 1.5 120 25 240 6x6 m ELETTRA 2.4 259 7.0 300 12x6.1 m Çlş. (1994) PLS 2.5 280.56 12.0 12x6.8m Çlş. (1995) LNLS 1.37 93.2 250 6x3m MAX-II 90 9.0 280 10x3.2 m BESSY-II 1.7 6.1 8x4.9 m,8x5.7m Çlş. (1999) Siberia-II 124 98 12x3 m N. Subaru 118.7 38 500 4x2.6 m, Çlş. (2000) ANKA 110.4 50 4x5.6 m,4x2.2m Çlş. (2002) SLS 288 5 3x11.7m,3x7m, 6x4 m Çlş. (2001) CLS 2.9 170.88 22.7 12x5.2m Çlş. (2003) SPEAR-3 235 18 12x3 m,4x4.5m, 2x7.5 m Çlş. (2004) SAGA-LS 1.4 75.6 7.5 8x2.5 m Çlş. (2006) SOLEIL 2.75 354.1 3.74 4x12m, 12x7m, 8x3.8m Çlş. (2007) Diamond 561.6 2.7 6x11.3m,18x8.3m ASP 216 10 14x5.4m Çlş. (2008) Indus II 172.5 58.1 8x4.5m SSRF 3.5 432 3.9 4x12m,16x6.5m Çlş. (2009) ALBA 268.8 4.3 4x8m,12x4.2m, 8x2.6 m Çlş. (2010) PETRAIII 6.0 2304 1 20x4 m CANDLE 8.4 350 16x4.8 Planlama MAX IV 1.5/3.0 96/528 5.6/0.24 12/20x5m İnşaat PLS-II 5.8 12x6.8m,12x3.1m Çlş. (2012) TPS (NSRRC) 518 18x7m,6x12m Çlş. (2015) NSLS-II 792 15x6 m, 15x9.3m SESAME 133 26 8x4.4m, 8x2.2m İşleme Alma ILSF 489 0.93 14x8m, 4x6m 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar SESAME Ürdün’ün Allan bölgesinde (Amman’a 30 km) kurulmuş olan 3. Nesil sinkrotron ışınım kaynağıdır. 16 Mayıs 2017’de Resmi açılışı yapılmış olan ortadoğunun ilk uluslar arası büyük araştırma merkezidir. 1999 yılında ilk plan BESSY I’in yeniden kullanılmasına dayanıyordu . 2002’de UNESCO’nun desteğinde yeni bir konsept belirlendi. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar Üye ve Gözlemciler Üyeler: Türkiye, Ürdün, Pakistan, İsrail, İran, Mısır, Kıbrıs ve Filistin Gözlemciler: Brezilya, Çin, Fransa, Almanya, Yunanistan, İtalya, Japonya, Kuveyt, Portekiz, Rusya, İspanya, İsviçre, İsveç İngiltere ve A.B.D.. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Şematik Görünüm ve Demet Hatları Düzenlenen 5 kullanıcı toplantısında 70 proposal alınmış ve ilk fazda aşağıda belirtilen demet hatlarının kurulması planlanmıştır SESAME Faz 1 Demet Hatları XAFS/XRF (X-ray Absorption Fine Structure/X-ray Fluorescence) IR (Infrared Spectromicroscopy) MS (Materials Science)- MX (Macromolecular Chrysallography) Soft X-ray Bamline SAXS/WAXS (Small Angle and Wid Angle X-ray Scattering) Tomography Beamline No BeamLine Energy Range Source Type 1 XAFS/XRF (X-ray Absorption Fine Structure/X-ray Fluorescence) spektroskopi 4.5-30 keV Bending Magnet 2 IR (Infrared Spectromicroscopy) 0.001-3 eV 3 MS (Materials Science) 5-25 keV 2.1 T MPW 4 MX (Macromolecular Chrysallography) 4-14 keV In Vacuum Undulator 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Depolama Halkası Parametreleri Depolama Halkası toplam 16 eğici magnetin kullanıldığı 8 süper periyottan oluşturulmuştur. 4.44 m’lik uzun ve 2.38 m’lik kısa magnetsiz bölgelerin sayısı 16’dır. 2 uzun ve 2 kısa magnetsiz bölge injeksiyon, RF kaviteler ve demet teşhisi için ayrılmıştır. Parametreler Enerji (GeV) 2.5 Çevre (m) 133.12 Periyot Sayısı 8 Nat. Emittance (nm rad) 26.0 RF frekansı (MHz) 499.564 Harmonic sayısı 222 Pik Voltaj (MV) 2.4 Akım (mA) 400 Paketçik Sayısı 200 U0 (keV/turn) 589.7 Demet Ömrü (h) 16.9 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar Mikrotron SESAME’de ön hızlandırıcı olarak bir mikrotron kullanılmaktadır. Mikrotronda elektronlar 22 MeV enerjiye çıkarıtlmaktadır. Bu elektronlar öteleyici halkaya transfer edilmektedir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Öteleyici (Booster) Halkası 2012 yılında Mikrotron çalışmaya başladı 2013 Yılında Öteleyici Halkanın kurulumu tamamlandı BESSY 1’in magnetleri kullanılarak yapıldı. 2014 Yılında, Mikrotrondan iletilen elektronlarınenerjileri Öteleme Halkasında 800 MeV’e çıkarıldı. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar Durum Depolama halkası işletime alma (Commisioning) Sürecinde Optik parametrerlin Ölçümleri Kapalı yörünge düzeltmesi vs. devam etmekte Sorun: Öteleyici halkadan depolama halkasına iletim verimliliğinin düşük olması. SESAME’nin parametrelerinin iyileştirilebilmesi için injektör tasarımının gelecekte değiştirilmesi ve top-up modunda çalışması hedeflenmektedir. Türkiye olarak bu aşamada SESAME’ye önemli destek verilecektir. Booster ve injektör linak tasarımları yapılması planlanmaktadır. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

SESAME’ye verilecek katkılar Parameters Value Undulator Period (cm) 5.0 Number of Period 47 Total Length (m) 2.4 Min. Gap (mm) 10 Max. Vertical K Parameter (Lineer Mode) 5.6 Max. Magnetic Field in Linear Mode (T) 1.2 Max.Hor. and Ver. Kx=Kz Parameter (Circular M.) 3.26 Max. Magnetic Field in Circular Mode (T) Bx=Bz 0.7 Photon Energy Range (keV) 0.1-5 SESAME projesine Türkiye önemli maddi katkılar vermiştir. Bir Türk demet hattı kurulması planlanmaktadır. TAEK (AU-IAT, Bilkent, Koç ve NÖHÜ desteği ile) kalkınma bakanlığına proje verilmiştir. Parameters Value Undulator Period (cm) 3.14 Number of Period 76 Total Length (m) 2.4 Min. Gap (mm) 14 Max. K Parameter 2.25 Max. Magnetic Field (T) 0.8 Photon Energy Range (keV) 0.5-8 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Türk SR Kaynağı Projesi (TURKAY) Parametre S.D. Modu Akhr. Modu Enerji (GeV) 3 Çevre (m) 477 Demet Akımı (mA) 500 mA 500 Bet. Ayarı Qx/Qy 31.19/6.15 36.24/6.18 Doğal Kromatisiti x0x /x0y -70/-38 -84/-43 Düzeltilmiş Kromatisiti xx /xy 0.0/0.0 Enerji kaybı / tur (keV) 375.1 Y. emittans (nm) 0.51 0.93 D. emittans (nm) 0.0051 0.0093 Maksimum bx(m) 12.7 15.4 Maksimum by(m) 25.3 28.1 bx Magnetsiz Bölgelerin ortasında (m) by Magnetsiz Bölgelerin ortasında (m) 7.5 9.8 Dx Magnetsiz Bölgelerin ortasında (m) 0.09 0.0 Magnetsiz Bölgelerin sayısı 20 Magnetsiz Bölge uzunluğu(m) 5 RF Voltajı (MV) 2.5 RF Frekansı (MHz) Harmonik Sayısı 795 Max. Number of bunch Paketçik Yükü (nC) 1.0 RMS Paketçik Uzunluğu (mm) RMS Enerji Yayılması (%) 0.058 Momentum Kabulü (%) 4.0 Çiftlenim(%) 1 Momentum sıkıştırma faktörü 0.00032 00025 Touschek Demet Ömrü(h) 6.0 10.0 Işıma integralleri - I1 (m) 0.156842671 0.123663616 I2 (m-1) 0.328902260 I3 (m-2) 0.017216856 I4 (m-1) I5 (m-1) 0.00001288 0.0000248191 Dört eğici magnetli temel hücre tasarlandı 0.51 nm rad’lık emittans değeri sağlanmıştır. 477 m çevresi olan bir depolama halkası tasarlanmıştır. Toplam 80 eğici magnet, 320 adet dört kutuplu magnet ve 460 adet altı kutuplu magnet Eğici Magnet Kuadrupol Magnet Sekstupol Magnet 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar Kullanılan magnetler Kullanılacak magnetlerin genel tasarımları yapılmıştır. 23 T/m’lik kuadrupol magnetin mühendislik tasarımının yapılması ve prototip üretimi için Sönmez Trafo firması ile TEYDEB projesi verilmiştir. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar Elde Edilecek Işınım Parametre IVU25 EPU40 Y.A. E. Magnet D.A. E. Magnet Periyot Uzunluğu (cm) 2.5 4.0 Periyot sayısı 160 100 Toplam Uzunluk (m) 4 0.2 1.5 Minimum Boşluk (mm) 7 10 - Lineer Modda Pik Manyetik Alan (T) 0.90 1.0 1.7 0.52 Lineer Modda Maks. Kv, 2.1 3.7 Çembersel Modda Pik Manyetik alan (T) 0.6 Çembersel Modda Maks. Kh=,Kv, 2.35 Kritik Enerji 10.1 3.1 Foton Enerji Aralığı (keV) 1.0-12 0.3-9 0.02-60 0.01-20 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar İnjektör Öteleyici halkanın optik tasarımı İnjektör linakın tasarımı İnjektör linak ve Booster halkası için tasarımlar TURKAY için tamamlanmıştır. SESAME için bu tecrübenin kullanılması faydalı olacaktır. 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar

Sonuç Uluslararası hızlandırıcı projelerine önemli katkılar Türk hızlandırıcı camiası tarafından hızlandırıcı fiziği boyutunda verilmektedir. Çalışan fizikçi sayısının artması gerekmektedir. Uluslararası projelere katkıların mühendislik çalışmalarını içerecek şekilde gelişmesi gerekmektedir Ankara Üniversitesi Hızlandırıcı Teknolojileri Enstitüsü, hızlandırıcı alanında gerekli atılımların yapılabilmesi için, önemli görevler ve sorumluluklar üstlenmelidir DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER 11.06.2018 Uluslararası ve Ulusal Hızlandırıcı Projelerine Katkılar