Temel Hzlandrc Fizii

Hzlandrc Fizii-2Veli YILDIZ(Veliko Dimov)30.07.2014

1erikDorusal hzlandrclarDorusal hzlandrclarda kullanlan baz yaplar.Yryen dalga kovuklar ve elektron hzlandrmaBaz dairesel hzlandrc eitleriDndrge (cyclotron)Zayf odaklamaEzamanlayc (synchrotron)4-kutuplulu mknatslar ile gl odaklamaEzamanlayc mas

2RF dorusal hzlandrclar3Paracklar hzlandrc ierisinden sadece bir kez geer. Bu sebeple ksa mesafede olabildiince ok hzlandrmaya alyoruz.Arka arkaya dizilmi RF kovuklarndan oluur.RF kovuklar arasnda veya ierisinde demeti odaklamak iin mknatslar bulunur. Paracklarn hzlarna gre kullanlan RF kovuu yaps ve frekans deiir.

SoutmaVakumRF

Farkl hzlarda farkl yaplar4

yon kaynaklar-proton5

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar6

RFQ 45keV 3MeVProton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar7RFQ 45keV 3MeV

DTL8Linac: ngilizcede linac terimi sadece RF ile alan dorusal hzlandrclar iin kullanlr. Alvarez DTL (1948) ilk tiplerden. Genelde 3MeV-100MeV arasnda proton ve H- iyonlar iin kullanlr. Hala dk enerjilerde (3MeV st 50MeV alt) en etkili hzlandrc yaps.

DTL

9

Lnac4 DTL birinci tankLnac2 DTL

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar10CCDTL 50MeV 100MeV

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar11CCDTL 50MeV 100MeV

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar12CCDTL 50MeV 100MeV

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar13PIMS 100MeV 160MeV

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar14PIMS 100MeV 160MeV

Proton dorusal hzlandrclarnda kullanlan baz yaplar15Speriletken eliptik kovuklar yksek enerjiler iin

Elektron dorusal hzlandrclar proton hzlandrclarndan farkldrProtonlarda genelde duraan dalga kovuklar kullanlrElektronlar hafif olduklar iin ok abuk relativistik hzlara karlar. (Hatrlayalm: kovuk tipinin seiminde hz en nemli faktrlerden biridir).Elektron linaclarda yksek frekanslar kullanlr (GHz mertebesinde)!Elektronlar iin unlar kullanlabilir: Davul kovuklar (bir hzlanma boluuna sahip)Sper iletken eliptik kovuklarYryen dalga kovuklar

16Duraan dalga ve yryen dalga kovuklarDuraan dalgaYryen galga17

Dalga klavuzu: RF retecinden elektromanyetik dalgay RF kovuuna tar18

Yryen dalga kovuklar19

EM dalgann hzn azaltmak iin silindirin iine diskler yerletirilmitir!!!

SPS

yon kaynaklar-elektron20

Metalleri yksek scaklklara karttmzda elektron samaya balarlar (thermionic emission)yon kaynaklar-elektron21Metellerin zerine gl bir lazer gnderdiimizde metaller elektron yayar.

Dairesel hzlandrclar22DndrgeD eklinde metal levhalar arasnda elektrik alanda paracklar hzlandrlr.

Btn sistem bir elektromknatsn iindedir.

Sabit hzl paracklar manyetik alanda dairesel yrngede hareket ederler fakat paracklarn hzlar artt iin dndrgete bu yrnge spiraldir.23

Dndrgete ezamanllk nasl salanr?Manyetik alanda paracklar merkezi kuvvet etkisinde dairesel yrngede hareket ederler.Merkezi kuvvet =merkezka kuvveti24

Paracn izledii yrngenin yarap:Paracn bir dn iin harcad zaman (dnme periyodu):

Hzdan bamsz: paracklarn hz artsa bile dnme frakans deimiyor. Dndrgete ezamanllk nasl salanr?Paracklarn dnme frekansna eit bir frekansa sahip alternatif akm kayna kullanarak bu ii kvrrz!

Klasik formulleri kullandk!!!

Yksek hzlara karsak retecin frekansn paracklarn hzna gre ayarlamamz gerekli.

Paracklarn dnme peridu artyor. Ezamanll korumak iin retecin frekans azaltlmal.25

lk dndrgeErnest Lawrence ve rencisi M. Stanley Livingston tarafndan gelirtirildi.lk baarl deneme 1931 ylnda1,8kV luk rete kullanarak protonlar 80keV e kadar hzlandrd. 26

11,5 cm apndaParacklar aa yukar hareket edip D lere apmyor mu?

Yandan grn!Paracklar manyetik alan izgilerinin ikinlii sayesinde dikey eksende odaklanyor!!!Dndrge rnekleri

Medikal alanda (kanser terapisinde) kullanlan bir dndrge.Ezamanlayc29Paracklar RF kovuklarnda hzlandrp bkc mknatslar sayesinde sabit bir yrngede tutan dairesel hzlandrc tipi.Ilk elektron ezamanlaycs: 1945lk proton ezamanlaycs: 1952 LHC: En byk en gl ezamanlayc!!!Ezamanlayc ile paracklar dier hzlandrclara gre daha yksek enerjilere karabiliriz!!!

PARACIK HIZLANDIRICILARI30

PARACIK HIZLANDIRICILARI31

Hzlandrma birimleri (FR kovuklar)Elektrik alan ile paracklar hzlandrlr

Bkc MknatsManyetik alan sayesinde paracklarn ynn deitirir

Odaklayc mknatslardaManyetik alan yardm ile demet odaklanr

4-kutuplular ile odaklama32Hzlandrlan paradk demetindeki paracklar ayn ykl olduu iin birbirine itme kuvveti uygular.Bu itme kuvveti sebebiyle demet dikine eksende yaylmaya balar. Paracklarn demet borusuna arpmamas iin odaklanmas gerekir!!!

Sadece manyetik alan varsa F= qvxB19524-kutuplular ile odaklamaF= q(vxB + E)

4-kutuplular ile odaklama34Odak uzaklklar ayn (f) olan bir ince kenarl ve bir kaln kenarl mercei arka arkaya koyarsak aradaki uzaklk d < f artn salad srece bu iki mercein yapt toplam etki odaklaycdr!!!Hzlandrclarda birbiri ardna gelen 4-kutuplu mknatslar birbirine gre 90 derece dndrlmtr.

d

Paracklar ile RF elektrik alann ezamanll35

Ezamanlayclarn limitiProton ezamanlayclarn paracklar karabilecei maksimum enerji bkc mknatslara baldr.

RF kovuklarndan paracklar birok kez geirip hzlandrabilirim fakat paracklar bkecek gte mknatsa sahip degilsem paracklar demet borusuna arparlar.

Elektron ezamanlayclarnn limiti ezamanlayc nm sebebi ile daha dktr.Ykl bir parack ivmelendii anda nm yaparak enerjisinin bir ksmn elektromanyetik dalga olarak etrafa yayar.Dk ktleli paracklar daha fazla nm yapar

36

LEP

Ezamanlayc nm37

Gnmzde elektron ezamanlayclar ile ezamanlayc mas elde eden birok merkez var!!!General Electrics (1947)

70-MeV elektron ezamanlaycsTeekkrler!38

Sorular ?