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

Slides:



Advertisements
Benzer bir sunumlar
ÇOKLU PARÇACIK ETKİLERİ VE KARARSIZLIKLAR
Advertisements

DOÇ.DR. SEMA BİLGE OCAK GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Dalga Hareketi Genel Fizik III Sunu 8.
Y. Cenger, Ç. Kaya, Ö. Yavaş Ankara Üniversitesi Fizik Müh. Böl.
Veli YILDIZ (Veliko Dimov)
(Radio Detection and Ranging)
PARÇACIK KİNEMATİĞİ-I
Medikal Lineer Hızlandırıcılarda Elektron Dozimetrisi
ERSİN ÇİÇEK*, PERVİN ARIKAN*
Deprem Muhendisliği Yrd. Doç. Dr. AHMET UTKU YAZGAN
X IŞINI FLORESAN SPEKTROSKOPİSİ
ENERJİ, ENERJİ GEÇİŞİ VE GENEL ENERJİ ANALİZİ
Manyetik Alan Öğretiminde Coriolis Alanı Benzetimi
Bohr Atom Modeli.
Bu slayt, tarafından hazırlanmıştır.
ATOM TEORİLERİ.
Konu:4 Atomun Kuantum Modeli
CERN ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı
Elektromanyetik dalgalar
GÜÇ ELEKTRONİĞİ Doç. Dr. N. ABUT
Eter Kavramı ve Elektromanyetizma
Parçacık Hızlandırıcılarının
HIZLANDIRICI FİZİĞİNE GİRİŞ
Nükleer ve Parçacık Fiziği’nde Monte Carlo Uygulamaları Bahar Okulu
Konu:4 Atomun Kuantum Modeli
THM IR SEL IÇIN OPTIK KAVITENIN YAPISI ve SEL PARAMETRELERI
Atom Modelleri Thomson Modeli Rutherford Modeli Bohr Modeli
Veli YILDIZ (Veliko Dimov)
Işınım Kaynakları Hakkında Temel Bilgiler Yrd. Doç. Dr. Zafer Nergiz Niğde Üniversitesi.
Elektrik-Elektronik Mühendisliği için Malzeme Bilgisi
Niğde Üniversitesi, Fen ve Edebiyat Fakültesi,
X-ışınları 3. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR.
1 Işınım Kaynakları İçin Benzetim Programı: SPECTRA Yrd. Doç. Dr. Zafer Nergiz Niğde Üniversitesi, Fizik Bölümü.
XOP Yrd. Doç. Dr. Zafer NERGİZ Niğde Üniversitesi.
ÖZEL GÖRELİLİK KURAMI (İZAFİYET TEORİSİ)
Filtrelemenin X-ışını Spektrumu Üzerindeki Etkileri ve Simülasyonu
X-ışınları 5. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR.
RADAR TEORİSİ BÖLÜM 1: RADARA GİRİŞ BÖLÜM 2: RADARIN TEMELLERİ
İleri Sayısal Haberleşme
ATOM MODELLERİ.
Işığın Tanecik Özelliği
Elektromanyetik Işının (Foton) Madde İle Reaksiyonu Ders:Gamma-devam
Schrödinger Dalga Eşitliği
Bu slayt, tarafından hazırlanmıştır.
Tuğba ERSÖZ 1981:Doğum yeri İZMİR 1999:Mezuniyet İmam hatip Lisesi 1999:100.Yıl Üniversitesi Radyoloji 2011:Yeni Yüzyıl Üniversitesi Tıbbi Görüntüleme.
X-ışınları 9. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR.
Kuantum Mekaniği.
DİLAN YILDIZ KİMYA BÖLÜMÜ
Maddenin yapısı ve özellikleri
Doğrusal Hızlandırıcılara Giriş-2
Işık, hem dalga hem de tanecik özelliği gösterir
Bölüm 5 Atom Enerjisinin Kuantalanması
IŞIK bir ışımanın ışık kaynağından çıktıktan sonra cisimlere çarparak veya direkt olarak yansıması sonucu canlıların görmesini sağlayan olgudur. C ile.
EEM 448 Mikrodalga Sistemleri
Kuantum Teorisi ve Atomların Elektronik Yapısı
Avusturyalı Fizikçi Erwin Schrödinger, de Broglie dalga denkleminin zamana ve uzaya bağlı fonksiyonunu üst düzeyde matematik denklemi hâline getirmiştir.
Zamanlama Senkronizasyonu Ece Pınar Demirci. DESY CFEL Ultrahızlı Optik ve X-Işınları Departmanı Zamanlama Senkronizasyonu Denemeler Özet.
2 3 ‣ LHC Hızlandırıcılar DENEY 4 : Yüksek enerjilerde parçacıkları çarpıştırıyoruz. NEDEN?? yaklaşık 14 milyar yıl önce... Küçük hacimde, yüksek enerji!
Metal Fiziği Ders Notları Prof. Dr. Yalçın ELERMAN.
KOLORİMETRE- SPEKTROFOTOMETRE
Mahmut ÜSTÜN Suna FIRAT Haris DAPO İsmail BOZTOSUN
Yarı İletkenlerin Optik Özellikleri
Ders 4: Frekans Spektrumu Örnekler
Kuantum Teorisi ve Atomların Elektronik Yapısı
NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ
GİRİŞ EDS; Enerji Dispersiv Spektrum , SEM, TEM’e eklenmek suretiyle, elementlerin enerjilerinden faydalanarak kantitatif kimyasal analiz yapmakta kullanılır.
LAZERLAZER ADI : İBRAHİM SOYADI: MUSTAFA SINIF: 12/B DERS: FİZİK (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
DOĞRUSAL ve DAİRESEL HIZLANDIRICILAR Ferhat YILDIZ TTP8/CERN
TARLA’nın CERN & SESAME Kapsamında Çalışmaları
Sunum transkripti:

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

Giriş • Hızlandırıcılar başlangıçta nükleer fizik ve parçacık fiziğinde çarpıştırıcı olarak kurulmuştur. • Son dönemde ise çoğunlukla ışınım kaynağı olarak kullanılmaktadır. • Hızlandırıcılardan elde edilen ışınımın fizik, biyoloji, kimya ve temel bilimlerin diğer alanlarında çok sayıda kullanım alanı vardır. • Proteinlerin yapı analizi, madde fiziği vs.

Işınımın Kaynağı • 1873 yılında Maxwell Denklemleri Yük yoğunluğundaki değişme dışarıya doğru yayınlanan elektrik alanlar üretmektedir. • 1887’de Heinrich Hertz bu dalgaları deneysel olarak göstermiştir. Bu ne işe yarayacak sorusuna verdiği cevap: Bu sadece Maxwell’in haklı olduğunu gösteren bir deney. Hiç bir işe yarayacağını zannetmiyorum. 

Sinkrotron Işınımı Kaynakları Eğici Magnet: Dairesel hızlandırıcıların zaten var olan elemanlarıdır. Parçacıkları sabit manyetik alan ile dairesel yörüngede tutarlar. Işınım Aletleri: Elektron demetini periyodik olarak hareket ettirecek periyodik manyetik alan üretirler.

Işınım Kaynakları Tarihçesi • Birinci nesil SI kaynakları Yüksek enerjili elektron sinkrotronları yüksek enerji fiziği için kullanılmaya başlandı. Burada oluşan ışınım parazitik olarak görülüyordu. Diğer fizikçiler çöp olarak algılanan bu ışınımla ilgilenmeye başladılar. 1966’da Daresbury’de 6 GeV’lik Parçacık fiziği deneyleri için yapılmış NINA elektron sinkrotronunda ilk demet hattı.

• 2. Nesil SI ışınım kaynakları 70’lerin sonlarında kurulmaya başladılar. Eğici magnet ışınımını kullanıyorlardı. 1980’lerde Brookhaven’de demet hatları kurulmadan önce VUV halkası Görüldüğü üzere salındırıcı magnetler için yer yok.

• 3. Nesil Işınım kaynakları Bunlarda öncelikli ışınım kaynakları salındırıcı (undulator) magnetlerdir. 90’ların başlarında kullanılmaya başlanmıştır. DIAMOND, UK ESRF, Grenoble

• 4. Nesil SI ışınım kaynakları Tek geçişli ışınım kaynaklarıdır ve Serbest Elektron Lazeri (Free ElectronLaser) olarak isimlendirilirler. Sadece salındırıcı magnetler kullanılır 2000’lerde kurulmaya başlanmıştır. FLASH FEL, DESY

Sinkrotron Işınımının Özellikleri • Sinkrotron ışınımı iki temel süreçle anlaşılabilir; Lorentz Daralması Doppler kayması Periyodik bir manyetik alan (salındırıcı) içerisinde hareket eden bir elektron düşünelim. Bizim durgun çerçevemizde magnet periyodu  u ise lorentz daralması dolayısıyla elektron  u /  olarak görecektir.  rölativistik Lorentz faktörüdür

Lorentz Faktörü c ışığın boşluktaki hızı v elektronun hızı  elektronun göreli hızı E elektron enerjisi (Örneğin 3000 MeV) E 0 elektronun durgun kütle enerjisi (0.511 MeV)  faktörü bu durumda yaklaşık 5871 olur

Göreli Doppler Kayması Doppler etkisinin göreli şeklinde ışınımın frekansı bir gözlemcinin durgun çerçevesinde. Burada f’ hareket eden kaynağın yayınladığı ışınımın frekansı  ’ ise ışığın açısıdır. Gözlemciye doğru gelen ışınım için Dalgaboyu cinsinden

Lorentz ve Doppler etkilerinin birleşimi Parçacığın yayınladığı ışınımın dalgaboyu  u /  Parçacığın bize doğru gelmesinden dolayı  kadar bu dalgaboyu azalır. Dolayısıyla gözlemlenen dalgaboyu  faktörünün 1000’ler mertebesinde olduğu birkaç cm’lik salındırıcı periyoduna sahip bir salındırıcıdan nm mertebesinde (x-ışını) ışınım elde etmek mümkündür.

Işınımın açısal dağınımı • Periyodik bir manyetik alan içerisinde periydoik bir salınım hareketi yapan bir parçacığın yayınladığı ışınımın dağınımı ile orantılıdır.

Boyuna ve Enine Hızlandırma Enine Durum Boyuna Durum İhmal edilebilir. Dairesel hızlandırma Işıma Gücünü çok büyük ölçüde artırmaktadır. Bu olay dairesel hızlandırıcılara ciddi bir enerji limiti koymakla beraber, sinkrotron ışınım kaynaklarının yapılmasına olanak tanımaktadır.

SI Spektrumu

16 Işınım Aletleri (Insertion Devices) Eğici magnetler arasında ayrılmış boş bölgelere ışınım üretmek için yerleştirilirler. Elektron demetini periyodik olarak hareket ettirecek periyodik manyetik alan üretirler. Wiggler (Zigzaglayıcı) ve Undulatör (Salındırıcı) olarak sınıflandırılırlar.

Eğici Magnet Zigzaglayıcı Salındırıcı

Eğici Magnette SI Kritik frekans eğici magnetten elde edilen spektrumunun ikiye ayıran frekanstır. Sinkrotron ışınımı tesislerinde yüksek ortalama güç sebebi ile vakum borusu soğutulmazsa erir (güç yoğunluğu çok daha fazlaadır). Yayınlanan ışınımın toplam gücü: Güç kW, Enerji GeV, I b A, ve  0 m’dir Yatay açı başına güç (W/mrad):Güç yoğunluğu (W/mrad2): RingE (GeV)  (m) I b (mA)P Toplam dP/d  dp/d cc Diamond

Düşey gözlem açısı üzerinden integre edilmiş foton akısı

Örnek: Örnek: E=3 GeV, I=0.5 A, r=6.6 m için Açısal toplam foton akısını hesaplayalım. Spektrometrenin çözünürlüğü: Demet hattının akseptansı Numune Üzerindeki foton akısı

21 Salındırıcılar: Elektronlar zayıf manyetik alanla periyodik olarak salındırılırlar. Parçacıklar, dalgaboyu periyodik hareketin  2 ’ye oranı olacak şekilde periyodik pikler şeklinde oluşurlar Zigzaglayıcılar: Elektronlar kuvvetli manyetik alanla periyodik olarak salındırılırlar. Burada parçacıkların hareketi tam sinüssel değildir. Foton Spektrumu Kritik foton enerjisine kadar süreklidir. Spektrum Infrared’deN hard x-ray bölgesine kadar uzanır. IŞINIM ALETLERİNDE SI

Salındırıcı Kırma Parametresi: Salındırıcıda dalgaboyu: Salındırıcıda ışınım bazı özel harmoniklerde üretilir.

N Periyot Sayısı, E electron enerjisi (GeV), Ib demet akımı (A) Eksende Açısal Akı Yoğunluğu Parlaklık (Brillance) 6 boyutlu faz uzayında foton sayısı olarak tanımlanır.

24 Brilliance (Parlaklık) Parlaklık (photons/sec/mm2/mrad2/0.1%B.W.) 6 boyutlu faz uzayında foton yoğunluğu olarak tanımlanır. Açısal Akı Yoğunluğu photons/sec/mrad2/0.1%B.W Toplam Akı (photons/sec/0.1%B.W)

Kullanılan Benzetim Programları Tek Geçişli Hızlandırıcılar (FEL) -GENESIS -GINGER -FELO Sinkrotron Işınım Kaynağı - XOP ( - SPECTRA

KAYNAKLAR 1) Sarah Cousineau, Jeff Holmes, Yan Zhang, USPAS, January, ) Introduction to Synchrotron Radiation, Lecture Slides, Jim Clarc, ASTeC 3) H. Wiedeamann, The physics of synchrotron Radiation. DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM