3 GeV enerjili sinkrotron ışınımı tesisinde kızılötesi ve X-ışını demet hatları için ışınım karakteristiklerinin ve araştırma tekniklerinin incelenmesi
Investigation of the characteristics and research techniques for infrared and X-ray beam lines in a 3 GeV synchrotron radiation facility
Yazar: İREM GÖKBAYRAK
Danışman: PROF. DR. ÖMER YAVAŞ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektromanyetik radyasyon = Electromagnetic radiation ; Kızılötesi spektroskopi = Infrared spectroscopy ; Mikroskopi = Microscopy ; Parçacık hızlandırıcılar = Particle accelerators ; Radyasyon = Radiation ; X ışını = X ray

Özet:
3. nesil sinkrotron ışınım kaynakları son yarım yüzyıldır kızılötesi bölgeden sert X-ışınları bölgesine kadar sahip oldukları yüksek akı, parlaklık değerleri ve kutuplanabilirlik özellikleri ile moleküler ve atomik düzeyde ileri düzeyli araştırmalar için vazgeçilmez bir araç olmuşlardır. Düşük yayınımlı elektron demetlerinin dipol, undulatör ve wiggler tipi magnetlerden geçirilmesi ile üretilen sinkrotron ışınımı kaynakları en geniş spektral dağılımı sağlayacak şekilde genel olarak 1-10 GeV enerjili elektron demet enerjisine sahip sinkrotron hızlandırıcısına dayalı olarak kurulmaktadırlar. Son 25 yılda Avrupa'da kurulan ALBA (İspanya), DIAMOND, (İngiltere), SOLEIL (Fransa), ELETTRA (İtalya), BESYY-II (Almanya), SESAME (Ürdün) ile kurulumu sürmekte olan ILSF (İran) sinkrotron ışınımı tesisleri ağırlıklı olarak 3 GeV'lik demet enerjisine sahiptirler. Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesi kapsamında projelendirilen Türk Sinkrotron Işınımı tesisi TURKAY'da 3 GeV enerjili olarak planlanmıştır.
Bu çalışmada öncelikle sinkrotron ışınımının fiziği, karakteristikleri ve temel parametreleri incelenmiştir. Daha sonra yukarıda adı geçen tesisler incelenmiş ve 3 GeV enerjili sinkrotron ışınımı tesislerinde üretilen ışınımların genel özellikleri ile parametre değer aralıkları dikkate alınarak, sinkrotron ışınımının Ar-Ge ve teknoloji geliştirme amacıyla kullanıldığı alanlar ile ışınım demet karakteristikleri ve deneysel kullanım teknikleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler ışığında, Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesi kapsamında projelendirilen TURKAY sinkrotron ışınımı tesisinin genel yapısı, alt bileşenleri, magnetik örgüsü ve ana parametreleri irdelenmiş, tesiste yer alması planlanmış ışınım demet hatları ve özellikle kızılötesi ve X-ışını demet hatları dikkate alınarak demet hattı yapıları, ışınım karakteristikleri, ışınım kullanım teknikleri ve araştırma potansiyeli için öngörülerde bulunulmuştur.

Abstract:
3rd generation synchrotron radiation sources have been an indispensable tool for advanced research in molecular and atomic level with their high flux and brightness values and polarizability properties from the infrared to the hard X-ray region in last 50 years. Synchrotron radiation sources that are produced by passing low emittance electron beams through dipole, undulator and wiggler type magnets are generally based on a synchrotron accelerator with 1-10 GeV electron beam energies to provide the widest spectral distribution. ALBA (Spain), DIAMOND, (England), SOLEIL (France), ELETTRA (Italy), BESYY-II (Germany) and SESAME (Jordan) synchrotron radiation facilities are established in Europe and Middle East in the last 25 years, and ILSF (Iran) facility is currently under construction mainly based on 3 GeV electron synchrotron. The Turkish Synchrotron Radiation facility (TURKAY), designed within the scope of the Turkish Accelerator Center (THM) project, is also planned with 3 GeV beam energy. 
In this study, first of all, the physics, characteristics and basic parameters of synchrotron radiation were examined. Then, the facilities above were examined and the fields where synchrotron radiation is used for R&D and technology development, the required radiation beam characteristics and experimental usage techniques were examined considering the general characteristics and parameter value ranges of the radiation produced by 3 GeV energy electron synchrotron. In the light of the investigations, the general structure, sub-components, magnetic lattice and main parameters of the TURKAY synchrotron radiation facility, which was designed within the scope of the Turkish Accelerator Center (THM) project, were examined, and the planned radiation beamline lines and especially infrared and X-ray beam lines were taken into consideration. Comprehensive predictions have been made for structures, radiation characteristics, radiation utilization techniques and research potential.