Radyo frekans parçacık hızlandırıcı için bağdaştırıcı tasarımı, üretimi ve deneyleri
The design, production and testings of a coupler for radio frequency particle accelerator
- Tez No: 626153
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA HİCABİ BÖLÜKDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Bir doğrusal hızlandırıcı bileşeni olan Radyo Frekans Dört kutuplu (RFQ), tasarlandığı ve inşa edildiğinden beri modern hızlandırıcılar arasında önemli bir role sahiptir. Ayrıca, bu hızlandırıcı tipi düşük enerjili hafif iyonların yanı sıra ağır iyonları da yüksek verimlilikte odaklama, bohçalama ve hızlandırma yeteneğine sahiptir. 2015 yılından bu yana, 352,21 MHz çalışma frekansına sahip bir RFQ hızlandırıcı kovuğu, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Radyasyon ve Hızlandırıcı Teknolojileri Dairesi Başkanlığı'nda bulunan bir proton demet hattı içerisinde tasarlandı, üretildi, birleştirildi ve test edildi. Bu RFQ kovuğu, darbeli kipte proton demetini 1,3 MeV'lik son demet enerjisine kadar hızlandırmak için toplam 120 kW'lık bir RF gücüne ihtiyaç duyar. Bu tez kapsamında, bir RF bağdaştırıcı, RFQ kovuğu için gerekli gücü iletmek üzere Elektron Çığ Oluşumu (EÇO) fenomeni dikkate alınarak yeniden tasarlandı ve üretildi. Eşeksenli tipi bağdaştırıcının tasarımı ve 3-Boyutlu EM benzetimleri bu çalışmanın ilk aşamasında gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen bağdaştırıcının temel RF özellikleri harici kalite faktörü, halka anteninde güç kaybı, bağdaştırma katsayısı ve saçılma parametreleridir. Bu özellikler değerlendirildi ve bağdaştırıcının geometrik parametrelerinin en iyileştirilmesi“CST Microwave Studio”ile gerçekleştirildi. Ek olarak, bağdaştırıcıdaki RF vakum penceresi için kullanılabilecek farklı dielektrik malzemeler araştırılmıştır. Ayrıca, EÇO etkisine neden olan RF güç seviyeleri, bağdaştırıcı için benzetimleri gerçekleştirilmeden önce teorik olarak hesaplanmıştır. Daha sonra,“CST Particle Studio”ile bağdaştırıcı için EÇO benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, bir prototip bağdaştırıcının RF tasarımı, üretim hususları ve düşük güç ölçümleri bu tezde sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Radio frequency quadrupole (RFQ), a linear accelerator component, has an important role among the modern accelerators since it was designed and built. Also, the accelerator type has an ability to focus, bunch and accelerate the low energy light ions as well as heavy ions at high efficiency. Since 2015, an RFQ accelerating cavity operating at 352.21 MHz was designed, manufactured, assembled and tested within a proton beamline located at the Turkish Atomic Energy Authority, Department of Radiation and Accelerator Technologies. The RFQ cavity requires a total RF power of 120 kW to accelerate the proton beam up to a final beam energy of 1,3 MeV in pulsed mode operation. Within the scope of this thesis, an RF coupler was redesigned and manufactured considering the multipacting phenomenon to transmit the essential power for the RFQ cavity. The design and 3D EM simulations of the coaxial type coupler were carried out in the first stage of this study. The essential RF properties of the aforementioned coupler are external quality factor, power loss on the loop antenna, coupling coefficient and scattering parameters. These properties were evaluated and the optimization of the geometrical parameters of the coupler was performed with the“CST Microwave Studio”. Moreover, different dielectric materials that could be used for the RF vacuum window in the coupler were investigated. Furthermore, the RF power levels that cause the multipacting effect were theoretically calculated prior to performing simulations for the coupler. Afterward, the multipacting simulations were performed for the coupler by using“CST Particle Studio”. In conclusion, the RF design, manufacturing considerations and low power measurements of a prototype coupler are presented in this thesis.
Benzer Tezler
- Süper iletken parçacık hızlandırıcı tesislerinde düşük seviyeli radyo frekansı sistemlerinin fiziği ve tasarımı
Physics and desing of low level RF systems for süper conducting particle facilities
AHMET GÜROL KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. SUAT ÖZKORUCUKLU
- Radyo frekans kudrupol kovuk yapılarda boncuk-çekme ölçüm tekniği ile elektromanyetik alan karakterizasyonu
Electromagnetic field characterisation of radio frequency quadrupole cavities using bead-pull measurement technique
MUSTAFA ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ULVİ YILMAZER
DOÇ. DR. DENİZ YILMAZ
- Simulation of glow discharge plasmas by using parallel particle in cell/Monte Carlo collision method: The effects of number of super particles used in the simulations
Işıltılı gaz deşarj plazmalarının paralel particle in cell/Monte Carlo çarpışma yöntemi ile modellenmesi: Kullanılan süper parçacık sayısının simulasyon sonuçlarına olan etkileri
EMRAH ERDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. TAHSİN ALİ ÇETİNKAYA
DOÇ. DR. İSMAİL RAFATOV
- İçe girintili ve dar aralıklı klaystron kavitesinin rezonans frekansı hesabı
Resonance frequency calculation of a narrow gap reentrant klystron cavity
TAYLAN SİPAHİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BASRİ ÜNAL
- Radio frequency energy recovery for particle accelerators
Parçacık hızlandırıcıları için radyo frekansı enerji geri kazanımı
VELİ YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ARIK