RFQ kovuğun elektromanyetik özelliklerinin ölçülmesi
Measurement of electromagnetic properties of RFQ cavity
Yazar: NİHAN AKKURT
Danışman: PROF. DR. EMEL ALĞIN ; DOÇ. DR. N. GÖKHAN ÜNEL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Parçacık hızlandırıcıları nükleer fizik ve parçacık fiziğinin kalbidir. Evrenin sırları, nükleer yapı, bilinmeyen parçacıkların keşfi gibi birçok bilimsel alanda parçacık hızlandırıcıları kullanılmaktadır. Endüstride ve tıp biliminde de oldukça geniş kullanım alanına sahip olan hızlandırıcıları, doğrusal ve dairesel olmak üzere iki ana grupta incelemek mümkündür.

Doğrusal hızlandırıcıların, iyon kaynağından gelen parçacık demetini doğru bir şekilde hızlandırmasını sağlayan bileşeni RFQ'dur. RFQ elektromanyetik alan teorisine dayalı olarak çalışmaktadır. Kovuk, parçacığın yönüyle doğrusal olacak şekilde, boyuna doğrusal bir elektrik alan ve kovuğun merkezinden duvarlarına doğru gidildikçe artan yönelimli bir manyetik alandan oluşmaktadır. Bir radyo frekans dört kutuplusunun içerisindeki elektrik alan ve manyetik alan değerleri bir simülasyon programıyla teorik olarak elde edilebilmektedir. Deneysel olarak bu ölçümler Bead-Pull adı verilen ve kovuk içerisinden bir mekanizma vasıtasıyla, içerideki elektrik alanda değişmeler yapacak bir dielektrik malzeme (boncuk) geçirilerek yapılmaktadır. Elde edilen veriler bir grafik programında tekrar edilerek ve bozuk alan grafiği ayarlayıcılar yardımıyla düzeltilerek içerideki elektrik alan davranışının, teorik veri ile örtüşmesi sağlanmaktadır. 

Bu tez çalışmasında, 4 kanatlı bir RFQ deneme modeli tasarlanmış, kovuk üzerinde CST-MWS programı yardımı ile simülasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Üretimi yaptırılan kovuk ve Bead-Pull deneyine katılacak tüm deney elemanları ile bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Tasarım verilerinden yola çıkarak deneysel elektrik alan ölçümleri alınmış ve her bir quadrant için düz bir hale getirilmiştir. Deneysel işlemler bittikten sonra tasarım ve deneysel verilerin karşılaştırılması sağlanmıştır.

Abstract:
Particle accelerators are the heart of nuclear physics and particle physics. Many scientific underground particle accelerators are used, such as the secrets of the universe, the nuclear structure, the discovery of unknown particles. Accelerators, which have a wide range of applications in industrial and medical sciences, can be studied in two main groups as linear and circular.

The RFQ is the component that allows linear accelerators to accelerate the particle beam from the ion source accurately. RFQ is based on electromagnetic field theory. The cavity consists of a linear electric field in the longitudinal direction of the particle, and an increasingly oriented magnetic field as it goes from the center of the cavity to its walls. The electric field and magnetic field values a radio frequency quadrupole can be theoretically obtained by a simulation program. Experimentally, these measurements are made by passing a dielectric material (bead) through the cavity, called a Bead-Pull, through the mechanism to make changes in the electric field inside. The obtained data are repetitively reproduced in a graphic program and distorted field corrected with the help of the tuners so that the behavior of the electric field in the interior is overlapped with the theoretical data.

In this thesis study, a 4-vane RFQ Cold-Model was designed and simulations were performed on the cavity with the help of the CST-MWS program. An experimental setup was established with all the test elements to be produced and to participate in the Bead-Pull experiment. From the design data, experimental electric field measurements were taken and made flat for each quadrant. After the experimental procedures are finished, comparison of design and experimental data is provided.