turksel tesisinin araştırma potansiyeli, kullanıcı profili ... · femto saniye atmalı...
Post on 04-Oct-2019
6 Views
Preview:
TRANSCRIPT
19-20 MART| 2015 | HTE, ANKARA ÜNİVERSİTESİ
THM-YUUP Projesi Genel Değerlendirme Çalıştayı
TURKSEL Tesisinin Araştırma Potansiyeli, Kullanıcı Profili ve
Üreteceği Katma Değer
İlhan Tapan Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
İçerik
- Giriş
- Araştırma alanları
- Kullanıcı potansiyeli
- Dünya’dan örnekler
- Sonuç-Tartışma
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Giriş
Kullanıcılara sunulması planlan
Kendiliğinden Genlik Artırımlı Serbest Elektron Lazeri (SASE-SEL)
- yüksek pik gücüne sahip (GW),
- küçük SEL dalgaboylu (nm),
- ayarlanabilir dalgaboylu (yumuşak X-Işınları – UV Bölgesi),
- tekrarlanabilir küçük atma uzunluklarına sahip (fs),
- koherent ve monokromatik lazer ışınından oluşmaktadır.
Bu nedenle THM SASE-SEL tesisi, Türkiye’de ve bölgede nano-
ölçekte ve anlık ölçüm gerektiren bilimsel araştırmalar için geniş
bir uygulama alanına sahip olacaktır.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
SASE ile üretilecek olan X-ışınları, gerek temel ve uygulamalı
araştırmalarda, gerekse endüstriyel ve teknolojik uygulamalar gibi çok
geniş bir yelpazede uygulama alanı bulmaktadır
- Atomik ve moleküler spektroskopi
- İyon demetlerinin spektroskopisi
- İyonlaşmış gaz ve plazma spektroskopisi
- Atomik ve moleküler grup spektroskopisi
- Katıhal spektroskopisi
- Yüzey ve ince filim fizik ve kimyası
- Lazerle uyarılmış ve dizilmiş atomların
incelenmesi
- Çoklu foton süreçleri
- Grup ve radikal spektroskopisi
- Elektronik yapıların incelenmesi
- Fotokimyada ve yüzey biliminde reaksiyon ve
gevşeme dinamiği
- Yüzeylerde reaksiyon kinetiği
- Uyarılmış katıların yüksek çözünürlüklü
fotoelektron spektroskopisi
- Mağnetik malzemeler ve ışık altında çok renklilik
- Lineer olmayan magneto-optik
- Floresans spektroskopisi
- Fotokimyasal süreçlerin incelenmesi
- Biyolojik yapılar ve bunların dinamiği
- Malzeme ve yüzey işleme
- Çok tabakalı mağnetik filimler
- Yarı iletkenlerin elektronik yapıları
- Ağır fermiyon metalleri
- Yüksek sıcaklık süperiletkenliği
- Katıhal reaksiyonlarının dinamiği
- X-ışını mikroskopisi ve mikro-spektroskopi
- Spektro-mikroskopi
- Atomların ve iyonların tekli ve çoklu foton
uyarılma dinamiği
- Serbest iyonlarla etkileşme
- Foton kaynaklı atomik frekans ve atomik çift
oluşumu
- Elektron atmalarının yoğun madde ile etkileşmesi
- Kuvvetli elektrik ve magnetik alanların madde ile
etkileşmesi
- Lineer olmayan optik
- Lineer olmayan X-ışını optiği
- Yoğun X-ışını kaynağı olarak geçiş ışıması
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
1- Atom, molekül ve yığın (cluster) fiziği araştırmaları
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
X-ışını atomların iç kabuktaki elektronların uyarılmasına veya iyonlaşmasına
neden olur.
- Farklı dalga boylarında ve güç yoğunluklarındaki x-ışını ile ışınlanan atomik,
moleküler ve yığın hedeflerin elektron dinamiği çalışılabilir
- Femto-saniye mertebesinde x-ışını atmalarının kırınımı ile moleküllerin,
yığınların yapı ve dinamiklerinin araştırılabilir
Tek bir x-ışını atması ile kırınım
desenleri kaydedilebilir
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Femto saniye atmalı X-ışını dalga-boylarındaki lazerler ile yığınların uyarılması
işlemlerinde, uyaran enerji küçük ve böylece titreşen elektronların genliği de
küçük olacaktır. Bu elektronların kinetik enerji dağılımı ise; foto-yayınım, Auger
bozunumu ile yığındaki elektron-elektron ve elektron-iyon etkileşimini
içerecektir. Bu yöntemle, yığınlardaki dinamiksel işlemler, güçlü bir
pertürbasyon olmaksızın analiz edilebilmektedir.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
X-SEL’in femto-saniye mertebesindeki zamansal yapısı ile; pump-probe
tekniği ile çeşitli saçılma deneylerinin yapılmasını mümkün olmaktadır.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
2- Plazma fiziği araştırmaları
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
X-ışınları ile plazmanın etkileşimi, plazma üzerine araştırma yapılabilmesini
sağlar. Görünür lazer ışığının düşük etki derinliğinden dolayı, katıhal
yoğunluğuna yakın plazmaların araştırılması yapılamamaktadır. X-SEL ışınımı
kullanılarak plazmaların hidrodinamik gelişiminin takibi gerçek zamanlı olarak
yapılabilmekte ve çeşitli plazma parametrelerini elde edilebilmektedir
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Yüksek basınç altında bir kaç mikrometreye kadar gaz veya katı hedef üzerine
odaklanmış güçlü X-SEL atmaları, oldukça yüksek sıcaklığa sahip katı yoğunluklu
plazma üretebilmektedir.
Aynı lazer demeti bölünerek, oluşturulan bu plazma üzerinde araştırma yapma
imkanı sağlar.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
3- Katı hal fiziği araştırmaları
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Günümüzde manyetizma, faz geçişleri ve toplu uyarılmalar gibi kompleks
olaylar sinkrotron ışınımı kullanılarak başarılı şekilde çalışılmaktadır. Fakat bu
çalışmalar genelde sistemin taban düzey özellikleri ile sınırlandırılmaktadır. X-
SEL’in kullanımı hem hacimsel hem de yüzeysel olarak düzensiz sistemlerin
dinamik özelliklerinin incelenebilmesini sağlamaktadır.
X-SEL ışınımı kullanılarak aşırı hızlı bir şekilde gerçekleşen süreçlerin
çalışılması, yani manyetik özellikler veya faz geçişlerinin araştırılması, yüksek
teknolojinin kullanılması açısından önemli olduğu kadar temel bilim alanında
süreçlerin anlaşılması açısından da önemlidir.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
4- Malzeme Bilimi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
X-SEL ışınları polimerlerdeki faz oluşumunun, yeniden yönelimin,
kristalleşmenin, çekirdekleşme veya difüzyon gibi işlem süreçlerinin
araştırılabilmesini sağlamaktadır. Bugün nano ölçekteki maddelerde, nano-
spektroskopi yöntemleri kullanılarak mümkün olmayan incelemeler, X-SEL
ışınları ile mümkün olmaktadır. Sert malzemelerin araştırılmasında çok kısa
X-ışını atmalarının kullanılması, metallerin alaşımların ve seramiklerin yapısal
ve dinamik özelliklerinin araştırılabilmesini sağlamaktadır.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
5- Kimya araştırmaları
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Günümüz geleneksel X-ışını kaynakları ile birkaç femto-saniyelik bir zaman
dilimindeki gerçekleşen kompleks kimyasal reaksiyonların araştırılması
imkansızdır. X-SEL kaynakları ile bu problemi aşmak mümkün olmaktadır
X-ışınları diğer tekniklerle doğrudan gözlenemeyen üç boyutlu atomik yapıyı
çözümlemede belirli bir avantaja sahiptir. Kimyasal reaksiyonlar esnasında
meydana gelen yapısal değişimlerin kararlı hale getirilmesi reaksiyonun analizi
açısından önemlidir.
X-SEL ışınımının ortalama şiddetinin yüksek olması küçük atom numaralı
maddelerin araştırılması için yeni metodların geliştirirlmesine imkan
vermektedir.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
6- Yapısal biyoloji, yaşam bilimleri
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
SEL ile sinir zarları, hemen yanında bulunan sinirlere zarar verilmeden,
başarılı kesiler yapılarak tedavi edilmiştir. İlk insanlı SEL araştırması bir
beyin tümörünün biyopsisi olarak gerçekleştirilmiştir.
Dişçilikte, mineral özelliği bozulan diş minesini yeniden mineralize etmek
veya dişin taç bölgesini açığa çıkartmak için SEL uygulaması yapılmıştır.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
7. Lineer olmayan süreçler ve kuantum optiği
Araştırma alanları
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
X SEL, yüksek pik gücü ve kolay ayarlanabilirliği sayesinde yarıiletkenlerde ve
kuantum kuyularında özellikle lineer olmayan çalışmalar için uygundur. Ultra
kısa zaman aralıklarında yapılan pump-probe ölçümleri ile dar enerji aralıklı
yarı iletkenler üzerindeki koherent geçiş etkilerinin artışının gözlenmesine
ve üçüncü mertebe lineer olmayan çalışmalara izin vermektedir.
Ayrıca, pump-probe tekniği ile SEL’in kuantum kuyularına optik pompalanması
ile kuantum optiği üzerine çalışmalar yapılmaktadır.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludag University
Araştırma alanları
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Ülkemizde, dalga bolu 1-100 nm lazer kullanarak araştırmada
bulunan 11 üniversite vardır.
Bu üniversiteler Ankara, Uludağ , Koç, Abant İzzet Baysal, ODTÜ,
Gazi, Dumlupınar, Fatih, Recep Tayyip Erdoğan, Bilkent, Hacettepe
Üniversiteleri ve İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüdür.
Yapılan çalışmalarda ağırlıklı olarak; 0.1 nm, 0.8 nm ve 13 nm
dalga boyuna sahip lazerler kullanılmaktadır.
Kullanıcı potansiyeli
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Kullanıcı potansiyeli
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Araştırma Alanları Lazer Teknolojileri Araştırma ve Uygulama Merkezi •Elektro - Optik Çalışmaları LATARUM
A - Lazer parametrelerinin ölçülmesi Prof. Dr. Arif DEMİR B - Spektroskopik ölçümler
C - Optik özellikleri belirleyen sistemler
•Lazerle Malzeme İşleme Çalışmaları
1.06 µm dalga boyunda GSI LUMONICS JK760TR Nd:YAG lazer kullanılarak,
magnezyum ve titanyum alaşımları, paslanmaz çelik, alüminyum
alaşımlarından elde edilen küçük parçaların üretilmesi amacıyla kaynak,
delme, kesme işlemleri yapılmaktadır. •Modelleme - Simulasyon Çalışmaları
A - Lazerle oluşturulan plazma ortamlarının modellenmesi
B - Spektrometre tasarımları
C - İnce filmlerin optik özelliklerinin belirlenmesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Kullanıcı potansiyeli
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Türkiye’deki kullanıcı listesi
Kullanıcı potansiyeli
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi Ömer Yavaş | Ankara Üniversitesi
Dünya’dan örnekler
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi Ömer Yavaş | Ankara Üniversitesi
Merkez SEL Dalgaboyu (Å)
DESY TESLA X-FEL 0.85-64
SLAC LCLS 1.5-15
MIT X-Ray FEL 3-1000
FERMI ELETTRA 12-15
BESSY SASE-FEL 12-600
INFN Roma SPARX 13-135
Spring-8 SCSS 36
Daresbury 4GLS 124
ANL LEUTL 3850
Dünya’dan örnekler
The upcoming X-ray FELs SwissFEL in Switzerland, European XFEL in Hamburg, Germany and PAL-XFEL in Pohang, South Korea, all provide or will provide photon pulses of duration less than 100 fs and with a peak brilliance many orders of magnitude beyond that of conventional third-generation synchrotron light sources.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
Dünya’dan örnekler
The proposed TAC SASE FEL is similar to the SwissFEL;
Switzerland's X-ray free-electron laser currently being built at the Paul Scherrer Institute.
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi
http://www.psi.ch/swissfel/scientific-challenges
Dünya’dan örnekler
İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Sonuç-tartışma
Bir ülkenin ekonomik, sosyal ve politik alanda söz sahibi olabilmesi
teknolojisindeki gelişmelere, teknolojik gelişmeler ise temel bilim alanında
yapılan çalışmaların uygulanabilir olmasına bağlıdır.
Koherentliği, monokromatikliği, dalga boyu ayarlanabilirliği gibi üstünlükleri
nedeni ile serbest elektron lazerleri (SEL), temel ve uygulamalı
araştırmalarda son yıllarda oldukça önem kazanmıştır.
Günümüz bilim ve teknoloji alanında üç baskın eğilim vardır; ‘daha
küçük‘, ‘daha hızlı' ve 'daha karmaşık' yapıların incelenmesi.
Nano ölçekte, oldukça hızlı gerçekleşen olayların ve karmaşık
sistemlerin incelenebilmesi için THM SASE-SEL tesisinin varlığı
büyük önem arz etmektedir.
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludağ Üniversitesi
Sonuç-tartışma
THM SASE-SEL tesisi kendi teknolojisini üreten ve satan, rekabet
gücü ve refah seviyesi yüksek bir Türkiye için olmazsa olmazlar
arasında yer almaktadır.
• AR-GE, teknoloji ve inovasyona yönelik çalışmalar artacak
• Teknolojik gelişmeler ve teknoloji üretimi hızlanacak
• Araştırma kurumlarının potansiyelinin etkin bir biçimde kullanılmasının
gerekliliği ortaya çıkacak
• Yüksek lisans ve doktora öğrencilerinin desteklenmesi sağlanarak
nitelikli bilim insanları yetişecek
• Üniversitede yapılan akademik bilginin ticarileşmesi sağlanacak
• Uluslar arası ticarette rekabet gücü artacaktır.
THM SASE-SEL tesisi ile;
THM-YUUP Çalıştayı | 19-20 Mart | 2015 | HTE, Ankara Üniversitesi İlhan Tapan| Uludag University
TAC-PF
top related