Temel Hzlandrc Fizii

Hzlandrc Fizii-1Veli YILDIZ(Veliko Dimov)29.07.2014

1erikHzlandrc eitleriRutherford ve ekirdein kefi,lk defa yapay yollar ile atom ekirdeinin paralanmas,Elektrostatik hzlandrclar,Hzlandrclarda alternatif akm kullanma fikri, RF dorusal hzlandrclar

2

Hzlandrc eitleriekillerine greDorusal hzlandrclarDairesel hzlandrclaralma prensiplerine greElektrostatik hzlandrclarRF hzlandrclarndksiyon hzlandrclarPlazma hzlandrclarLazerle hzlandrma3

Rutherford ve ekirdein kefiErnest Rutherfor(1871-1937):sko asll, Yeni Zellandal fiziki. 1895 ylnda ngiltere de Cambridge niversitesi nde J.J. Thomson ile almaya balad.1911 de yapt deney ile atom ekirdeini kefetti.

Rutherfor deneyiRadyumu alfa parack (2 proton ve 2 ntron) kayna olarak kullanldAltn folyadan salan alfa paracklarn florosan ekran yardm ile gzlemledi.Salmalara bakarak atomun merkezinde pozitif yklerin kk bir hacimde toplanm olmas gerektii sonucunu kard.

4John Cockcroft, Ernest Walton ve ilk defa yapay olarak atom ekirdeinin paralanmas (1932)

Lityum + proton = 2 Helyum ekirdei + Enerji

5John Cockcroft, Ernest Walton ve ilk defa yapay olarak atom ekirdeinin paralanmas (1932)

Lityum + proton = 2 Helyum ekirdei + Enerji

6Hzlandrclar bu deneyden sonra parack fizikilerinin vazgeilmez oyunca oldu!Elektrostatik hzlandrclarEn basit hzlandrma yntemi: Paralel LevhaE=q. V eV: bir elektronun ykne sahip bir paracn 1V luk gerilimde hzlandnda kazand kinetik enerji.

7

Cockroft-Valton jeneratr8

Cockroft-Walton jeneratr9

Proton kaynaHedefEnerji limiti yaklak 1,5 MeVVan de Graaff Jeneratr1931 ylnda Amerikal fiziki Robert J. Van de Graaff tarafndan gelitirildi. Ykler bir motor tarafndan hareket ettirilen kay zerinde tanarak kre zerinde biriktiriliyor ve yksek gerilim elde edilir.Van de Graaff jeneratr ile 20MVtan daha yksek potansiyel deerlerine klmtr.

10

Van de Graaff Jeneratr11

Tandem hzlandrcs12Elektrostatik hzlandrclarda paracklar en fazla (potansiyel fark) x (yk) kadar enerji kazanabilir. Fakat hzlandrdmz paracklarn yklerini deitirip ayn potansiyel farknda iki kere hzlandrabiliriz.Negatif ykl paracklar (rnek H-: bir proton iki elektron) hzlandrlp bir soyucu folyodan geiriliyor ve elektronlar koparlyor (proton)Protonlar yine ayn g kayna kullanlarak hzlandrlyorlar.

Tandem hzlandrcs ile: E=2.q. V enerjilere klabilir.

Elektrostatk hzlandrclarn limiti!13

Van de graaff jeneratorunun bir ayanda gzlenen elektrik boalmas (corona discharge)

14Hzlandrclarda Alternatif Akm Kullanma Fikri151924 te, sve li fiziki Gustaf Ising hzlandrma iin alternatif akm kullanma fikrini ortaya srd.

1927 de, Norve li fiziki Rolf Wideroe bu fikri gelitirdi ve bir hzlandrc retti. Wideroe nin dorusal hzlandrcs25kV luk rete kullanarak ar iyonlar 50keV e kadar hzlandrd. f= 1MHz

16Wideroe nin dorusal hzlandrcs

17

T

Wideroe nin dorusal hzlandrcsProton hzlandrmak istersek srklenme tplerinin boylarn nasl ksaltabiliriz?Ezamanll salamak iin paracklarn bir hzlanma boluundan dierine gitme zamanT/2 olmal: zaman kslatmak iin frekans arttrmalyz!!!Yksek frekansl reteler kullanrsak srklenme tplerinin boylar ksalr. 2. Dnya sava dneminde radarlar iin yksek frekansl alternatif akm kaynaklar retildi.Hzlandrclar iin ok nemli bir gelime! Daha ksa mesafelerde daha yksek enerjilere kabiliriz.Fakat yksek frekanslara knca baka sorunlar ortaya kyor!rete srklenme tplerine bal, ykler hareket ediyor.Yksek frekans -> radyasyon (anten etkisi) enerji kaybWiderenin alternatif akm kullanma fikri ok nemli fakat tasarlad hzlandrc paracklar yksek enerjilere kartmak iin yetmiyor!!! Yeni bir hzlandrc yapsna ihtiya var!!!18Elektrostatik Hzlandrclar veAlternatif Akm HzlandrclarElektrostatik hzlandrclar ile paracklar en fazla (potansiyel fark) x (yk) kadar enerji kazanabilir (tandem iin bunun iki kat). Elektrostatik hzlandrclar ile ok yksek enerjilere kmak imkansz!!!

Alternatif akm hzlandrclarnda g kaynann salad potansiyel farkndan paracklar birok kez geirilebilecei iin paracklara (potansiyel fark) x (yk) ten daha fazla enerji kazandrlabilir. Elektrostatik hzlandrclara gre paracklar daha yksek enerjilere kartlabilir.

19RF hzlandrclarRadyo Frekans (3kHz-300GHz)20

1948 da Amerikal bilim adam Luis W. Alvarez srklenme tplerini bir iletken tankn iine koyup tankn iine elektromanyetik dalga gndererek elektrik alan indkleme firkrini gelitirdi (Alvarez drift tube linac- DTL).Elektromanyetik Dalga ve Maxwell DenklemleriDeien manyetik alan etrafnda elektrik alan indkler!!!Deien elektrik alan etrafnda manyetik alan indkler!!!

21

James Clerk Maxwell(1831 - 1879):sko teorik fiziki ve matematikiSilindirik (davul) KovukElektromanyetik dalga kovuk duvarlarndan yansyarak kovuk ierisinde duraan dalga (standing wave) oluturuyor.Elektrik alan izgileri silindirin simetri eksenine paralel.Manyetik alan izgileri azimutal ynde.Hem manyetik alan hem elektrik alan kovuk ierisinde salnm yapyor.Maxwell deneklemleri bize bir geometride oluacak elektrik ve manyetik alann desenini veriyor! Silindirin yar ap rezonans frekansn belirliyor!!!22

Davul kovuktan DTLe23

Davul kovuktan DTLeUzun bo bir silindirik kovuk ierisinde elektromanyetik alan indklendikten sonra paracklar kovuk ierisine gonderildiinde paracklarn ortalama ivmesi sfr olur!!!24

HzlanmaYavalama Davul kovuktan DTLeIletkenlerin iinde elektrik alan sfrdr!!!Elektrik alan ters yne dndnde paracklar srklenme tplerinin iindeler.Srklenme tpleri paracklar yavalatc elektrik alandan koruyor. RF g kayna surklenme tplerine bal deil (Wideroenn dorusal hzlandrcsndan en byk fark bu).25

DTL26

zet1911 Rutherfor alfa paracklar ile yapt deneyle atomun yapsn gsterdi.Hzlandrlm parack demeti ile atomu blme fikri ile parack hzlandrclar gelitirilmeye baland (elektrostatik hzlandrclar).1924: Gustaf Ising hzlandrclarda alternatif akm kullanma fikrini ortaya att.1927: Rolf Wideroe bu fikri kulland ve bir alternatif akm hzlandrcs retti. 1932: John Cockcroft ve Ernest Walton rettikleri elektrostatik hzlandrc ile ilk defa yapay olarak atom ekirdeini paralad.1948: Luis W. Alvarez DTL yapsn gelitirdi ve hzlandrclarda RF kovuklar kullanlmaya baland.

27Teekkrler!28

Sorular ?