Süperiletken RF kaviteler için yüksek RF güç girişi ve hom kuplör tasarımı
Hom and high RF power input coupler design for superconducting cavities
Yazar: SELÇUK ÜSTÜNDAĞ
Danışman: PROF. DR. HATİCE YILDIZ
Ankara Üniversitesi / Hızlandırıcı Teknolojileri Enstitüsü / Hızlandırıcı Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Hızlandırıcı ve Dedektör Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Her geçen gün gereksinimi artan hızlandırıcı teknolojisi, başta yüksek enerji fiziği olmak üzere; sağlık, malzeme, kimya, uzay çalışmaları gibi pek çok endüstride kullanılmaktadır. Hızlandırıcı sistemler birçok alt sistemden oluşmaktadır. Bunlar, elektromanyetik alan (RF alan) içeren metalik bölmeli süperiletken veya normal iletken yapıdan oluşturulmuş sistemler, odaklayıcı sistemler, vakum, destek, soğutma, kontrol sistemleridir. Metalik iletken yapılara kavite adı verilir. Parçacık demetleri elektrik alan tarafından ileri doğru hızlandırılarak itilir ve kavite hücreleri içerisinde yol alır. Bazen geçen parçacık (elektron, proton vb.) kavite içerisinden enerji alabilir veya kavite alanına enerji verebilir. Parçacıkların hızlanarak geçtiği bir RF kavitede istenmeyen (parazit) olarak uyarılan durumlara Yüksek Mertebe Modlar (HOM) denir; HOM'lar demet dinamiği için tehlikeli olduğundan istenilmez fakat kavite içerisinde RF alanından kaynaklı hızlanan parçacığın olduğu durumlarda HOM'ların demet yolundan dışarı alınması için farklı kuplörler kullanılmaktadır. Ayrıca kavite içerisine RF alanlar, RF Güç girişi denilen, demet yolu üzerine monte edilen RF güç girişleri sayesinde verilmektedir. Bu tezde, süperiletken RF kaviteler için Güç Girişi ve HOM Kuplör Tasarımları CST ve Superfish/Poisson kodları kullanılarak yapılmıştır. Tasarımlar yapıldıktan sonra kavite hücreleri içerisindeki alanların davranışları incelenerek optimize tasarımlar elde edilmiştir.

Abstract:
We have to use accelerator technologies. The use of this technology is increasing day by day. Especially in high energy physics. Accelerator Technologies is used by many industries such as health, materials, chemistry and space studies. Accelerator systems consist of many sub-systems. These are systems made of superconducting or normal conductive structure with metallic partitions containing electromagnetic field (RF field), focusing systems, vacuum, support, cooling and control systems. Metallic conductive structures are called cavities. Electromagnetic fields limited to certain regions are needed to accelerate the particles passing through the cavity. Particle beams are accelerated and pushed forward by the electric field and travel within the cavity cells (electrons, protons, etc.). In some cases, the passing particle can receive energy from within the cavity or give energy to the cavity area. Situations excited as unwanted (interference) in an RF cavity through which particles accelerate are called Higher Order Modes (HOM); HOMs are undesirable because they are dangerous for the beam dynamics, but in cases where there are particles accelerating due to the RF field in the cavity, HOMs are inevitable and different couplers are used to remove the formed HOMs from the beam path. Additionally, RF fields are introduced into the cavity through RF power inputs mounted on the beam path, called RF Power inputs. In this thesis, High RF Power Input and HOM Coupler Designs for superconducting RF cavities were made using CST and Superfish/Poisson codes. After the designs were made, the behavior of the areas within the cavity cells was examined and optimized designs were obtained.