Türk hızlandırıcı merkezi (THM) serbest elektron lazeri için elektron demet hattı tasarımı ve demet parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, hızlandırıcı fiziği ve bu alanla ilişkili pek çok bilim dalındaki çalışmaların yapılabilmesine olanak sağlayacak olan, Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) kapsamında TARLA (T.A.R.L.A. - Turkish Acceleration and Radiation Laboratory in Ankara) tesisinde kurulacak olan serbest elektron lazeri için elektron demet hattı (özellikle enjektör bölümü) tasarımı yapılarak demet parametreleri hesaplanmıştır.Kaynak özetleri kısmında ışınım kaynakları hakkında tarihi gelişim süreçleri ile ilgili bilgiler verilmiştir. Dördüncü nesil ışınım kaynakları olarak da adlandırılan serbest elektron lazerlerinin genel özellikleri ve çalışma prensipleri, tipleri, ışınım elde edilene kadar olan süreçte gerçekleşen olayların fiziksel incelemeleri ayrı başlıklar olarak Serbest Elektron Lazerleri başlığı altında sunulmuştur.Çalışmanın temelini ise, THM serbest elektron lazeri için kurulması planlanan elektron demet hattı tasarımının belirlenmesi ve incelenmesi ile tesisin bölgemizdeki en gelişmiş ışınımın üretilmesine olanak sağlayacak olan demet parametrelerinin belirlenmesi oluşturmaktadır.Bu amaçla, demet hattı tasarımında ana donanımlar olarak gösterilen elektron tabancası, paketleyiciler, hızlandırıcı, salındırıcı, optik kavite ve demet durdurucu ile yardımcı donanımlar olarak gösterilen vakum, güç, soğutma, tanılama ve kontrol sistemleri detaylıca anlatılmış ve kurulacak olan serbest elektron lazerindeki sistemlerin özellikleri araştırma bulguları bölümünde verilmiştir.TARLA tesisi Serbest Elektron Lazeri için dalga boyu, enerji ve güç, normalize yayınım, pik paketçik akımı, ortalama akım ve paketçik zaman yapısı, akı, parlaklık ve aydınlık ile koherentlik parametreleri hesaplanarak tartışma ve sonuç bölümünde verilmiştir.Anahtar Kelimeler: Türk Hızlandırıcı Merkezi, TARLA tesisi, serbest elektron lazeri, demet hattı, demet parametreleri.

In this thesis, design of electron beam line (especially injector part) and calculation of beam parameters have been done for the free-electron laser which is in the building process in the facility of TARLA (T.A.R.L.A. - Turkish Acceleration and Radiation Laboratory in Ankara) within the Turkish Accelerator Center (TAC) project which will provide facilities to perform the studies about acceleration physics and lots of discipline related about that area.Information related about the historical development processes of the radiation sources was given in the literature summary. General properties and working principles, types and also physical examinations of the events until the radiation is generated for the free-electron lasers which is also named as fourth generation radiation sources were given under independent titles in Free Electron Lasers section.Determination and examination of the beam line of free-electron laser that is planned to build for TAC and also determination of the beam parameters which will lead the facility to produce the most advanced radiation in the region were the basis of the studies.For this purpose, electron gun, bunchers, accelerators, undulators, optical cavity and dump sections as the main hardware of beam line design and also vacuum, power, cooling, diagnostic and control sections as the auxiliary hardware of the beam line design were described in detail and the specifications of the building free-electron laser was mentioned under the research findings section.Calculations for the beam parameters of wavelength, energy and power, emittance, peak current, average current and time structure of the bunches, flux, brightness, brilliance and coherency have been done and the results of those calculations were given under the results and discussions section.Keywords: Turkish Accelerator Center, TARLA facility, free-electron laser, beam line, beam parameters.