Lineer Hızlandırıcılarda Salındırıcı Yapılarının Tasarımı ve Optimizasyonu

Yıl 2018, Cilt: 13 Sayı: 1, 28 - 37, 31.05.2018

Hatice Yıldız

https://doi.org/10.29233/sdufeffd.414032

Öz

Tek
renkli, eşfazlı ve yüksek pik gücüne sahip lazer ışını elde edebilmek için
yüksek enerjili, yayınımı düşük elektron demetlerine, salındırıcı yapısına ve optimize
edilmiş salındırıcı parametrelerine gereksinim duyulur. Bu çalışmada lineer
hızlandırıcı sistemlerde elde edilen yüksek enerjili elektron demetlerinin
salındırıcı boyunca uzaysal davranışları, farklı alternatifler üzerine salındırıcı
yapısı ve demet yolu boyunca salındırıcının yerleşim optimizasyonu ve
parametrelerinin simülasyonu yapılmıştır. Elektron demetlerinin yoğun manyetik
yapılar, salındırıcı içerisindeki davranışlarının uzaysal modellemesinin ve
salındırıcı sistemin modelleme sonuçlarının birbirini destekler değerlerde olması
gerekir. RADIA Programı ile yapılan modelleme çalışmaları ve analitik
hesaplamalar sonunda salındırıcının aralık genişliği, salındırıcı uzunluğu,
salındırıcının K parametresi, doyum uzunluğu, oluşan lazerin doyum gücü ve
diğer parametreler optimize şekilde elde edilmiştir. 3 GeV’den daha yüksek
enerjili kompakt elektron demetleri 12 mm aralıkla yerleştirilmiş şekilde
modellenen salındırıcıda 31.5 m uzunluğunda doyuma ulaşarak eşfazlı bir şekilde
ışıma yapar. Bu ışımaların üstüste bindirilmesiyle GigaWatt gücünde lazer elde
edilir. Çalışmalarda salındırıcı parametresi, K’nın etkisi de dahil edilmiştir.

High energy electron
beam with low emittance, undulator structure, and optimized undulator
parameters are required in order to have monochromatics, coherent, and high
peak power laser light. In this study, the spatial behaviours of the high
energy electron beams which is obtained in the linear accelerator systems, the undulator
structure on the different alternatives, and the placement optimization and
parameters of the undulator along the beam line are simulated. Spatial modeling
of the behavior of electron beams in dense magnetic structures, undulator and
the modelling results of the undulator system must be supportive each other. Modelling
studies with the RADIA Program and at the end of the analytical calculations,
the gap width, undulator length, saturation length, undulator K parameter, saturation
power of the generated laser and the other parameters of the oscillator have
been obtained and optimized. Compact electron beam energy with higher than 3
GeV coherently radiate reaching saturation of 31.5 m long in the undulator which
is modelled at 12 mm intervals. By superimposing these radiation, the laser is
obtained in the GigaWatt power. In the studies, the effect of the undulator
parameter, K, was also included.

Anahtar Kelimeler

Lineer hızlandırıcı, Salındırıcı, Eşfazlı, Doyum uzunluğu

Kaynakça

• [1] H. Duran Yildiz, R. Cakir, and D. Porsuk, “Design and simulation of 3½-cell superconducting gun cavity and beam dynamics studies of the SASE-FEL System at the Institute of Accelerator Technologies at Ankara University,” Nucl.Instrum.Meth., A785 pp. 180-190, 2015.
• [2] I. S. Ko, H. Kang, and et al., “Construction and Commissioning of PAL-XFEL Facility,” Appl. Sci., 7, 479; doi:10.3390/app705047, 2017.
• [3] B. Faatz, M. Braune, and et al., “The FLASH Facility: Advanced Options for FLASH2 and Future Perspectives,” Appl. Sci., 7, 1114; doi:10.3390/app7111114, 2017.
• [4] P. Elleaume, J. Chavanne, B. Faatz, “Design considerations for a 1 angstrom SASE undulator,” NIMA, 455 (3), pp. 503-523, 2000.
• [5] O. Chubar, P. Elleaume, J. Chavanne, "A 3D Magnetostatics Computer Code for Insertion devices," SRI97 Conference August 1997, J. Synchrotron Rad., 5, 481-484, 1998.
• [6] Available: www.spring8.or.jp/pdf/en/indu_appli/p42-43.pdf
• [7] Proceedings of the 2003 Particle Accelerator Conference, In-Vacuum Undulators at ESRF, TOPA013.pdf
• [8] M. Xie, Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Dallas, TX, (IEEE, New York, 1995), 1995.