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
- Tez No: 820779
- Danışmanlar: PROF. DR. MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ, DOÇ. DR. ÖZGÜR CULFA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Lazer-plazma etkileşme mekanizmalarının incelenmesi
A Study of laser-plasma interaction mechanisms
O. MURAT ÖZKENDİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. YÜKSEL UFUKTEPE
- 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
2021
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
- Design and control of ros based omnidirectional vehicle
Ros tabanlı çok yönlü hareket edebilen araç tasarım ve kontrolü
İBRAHİM DİNÇER NALBANT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Süt sağım robotu tasarım ve imalatı
Desinging and manufacturing of milking robot
HULUSİ ÖZÜDURUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- 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
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN