Geri Dön

Simulation and experimental studies of a laser-driven accelerator towards performing space radiation tests

Uzay radyasyon testlerinde kullanılmak üzere tasarlanan bir lazer sürümlü hızlandırıcı sisteminin simülasyon ve deneysel çalışmaları

  1. Tez No: 820779
  2. Yazar: MERVE YİĞİTOĞLU KESKİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ, DOÇ. DR. ÖZGÜR CULFA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 206

Özet

Genişletilmiş darbe amplifikasyonu teknolojisi, lazer sürümlü hızlanma (LSH) olarak adlandırılan metot ile yüksek güçlü (TW/PW) kısa darbeli (fs) lazerlerle parçacıkları yüksek enerjilere hızlandırmayı mümkün kılmıştır. Dünyanın dört bir yanındaki birçok bilim insanı, bu teknolojiyi kullanarak, farklı uygulamalara yönelik çalışmalar sürdürmektedir. Son yıllarda, LSH'ler, uzay ortamına benzer geniş bir enerji aralığında elektronlar, protonlar ve iyonlar gibi parçacıklardan oluşan karışık bir ortam üretebildikleri için, LSH'lerin uzay radyasyon testlerinde kullanılabilirliği de gündemdedir. Bu tezde, protonları ve iyonları hızlandıran bir LSH'nin, uzayda kullanılacak elektronik bileşenler ve malzemeler için uzay radyasyon testleri gerçekleştirme potansiyeli, Hücre İçi Parçacık (PIC) simülasyonları ile gösterilmiştir. EPOCH 2D programı kullanılarak yüksek güçlü lazer ve plazma etkileşimlerinden üretilen H+ ve C+6 kinetik enerji spektrumlarının, SPENVIS programı kullanılarak, dört farklı Dünya yörüngesi vii için elde edilen enerji spektrumları ve akışları ile karşılaştırılabilir olduğu gösterilmiştir. Bir LSH sisteminin tek atışıyla farklı parçacıkların geniş enerji aralıklarını üretebilmesi, LSH'lerin spektrum bazlı iyon radyasyon testlerinde kullanabilme potansiyelini göstermektedir. LSH'ların bu kabiliyetini doğrulamaya yönelik, CLPU'daki VEGA-3 lazerinin helyum ve CO2 gazları ile etkileşimi konusunda deneysel çalışmalar yapılmıştır. Deneyde elde edilen ve ölçülen iyon enerji spektrumları, sayısal simülasyonlarla tutarlıdır. Deneyde, farklı yük durumlarına sahip iyonlar ile nötr gaz içindeki atomlar arasında elektron değişimine bağlı yük değişimleri gözlemlenmiştir. Deneyde, kullanılan hızlandırıcı mekanizması ile ilk kez CO2 gaz hedeften birkaç oksijen ve karbon iyonu ve ayrıca negatif iyonlar hızlandırıldı.

Özet (Çeviri)

Chirped Pulse Amplification technology allows using high-power (TW/PW) short-pulse (fs) lasers to accelerate particles in a laboratory, known as laser-driven acceleration (LDA), which have several applications. In recent years, since LDAs can produce a mixed environment of particles such as electrons, protons, as well as ions in a wide energy range similar to that in space, a few concepts have been demonstrated to show that LDAs can be used as a primary tool for next-generation space radiation studies, especially for electron tests. In this thesis, the potential of using LDA to accelerate protons and ions to perform space radiation tests of electronic components and materials intended for space use has been demonstrated by Particle-In-Cell simulations. Energy spectra of H+ and C+6 ions produced by high-power laser and plasma interactions were found to be comparable to the spectra and fluences from four different Earth orbits at different altitudes in space, using simulations. This new approach, which can produce wide energy ranges of different particles in a single shot of an LDA system, can provide a technique for spectral-based ion radiation tests. Experimental studies confirm this capability of LDA were performed using the 1 PW VEGA-3 laser at CLPU using helium and CO2 gas and found to be consistent with numerical simulations. Helium ions are observed to undergo electron exchange in the surrounding neutral gas, which produces different charge state ions and neutral atoms. In this experiment, a few charge states of carbon and oxygen ions as well as negative ions from CO2 gas were accelerated, which will be the first experiment reporting the negative ions producing using the stated acceleration mechanism.

Benzer Tezler

  1. Lazer-plazma etkileşme mekanizmalarının incelenmesi

    A Study of laser-plasma interaction mechanisms

    O. MURAT ÖZKENDİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. YÜKSEL UFUKTEPE

  2. İki eksenli uzaktan komutalı hedef takip sisteminin tasarımı ve kontrolü

    Design and control of two-axis remote commanded target tracking system

    MUSTAFA IŞIK AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL

  3. Design and control of ros based omnidirectional vehicle

    Ros tabanlı çok yönlü hareket edebilen araç tasarım ve kontrolü

    İBRAHİM DİNÇER NALBANT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ

  4. Süt sağım robotu tasarım ve imalatı

    Desinging and manufacturing of milking robot

    HULUSİ ÖZÜDURUK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU

  5. Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri

    Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis

    ALİ ALPER AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN