طراحي خط باريكه EXAFS چشمه نور ايران و بررسي تاثيرات چشمه آن بر ديناميك باريكه حلقه انبارش

دكتري

در چشمه‌هاي نور يا آزمايشگاه‌هاي تابش سنكروتروني، خطوط باريكه متعددي به‌طور همزمان به كاربران تابش سنكروتروني خدمات ارائه مي‌كنند. يكي از خطوط باريكه چشمه نور ايران خط باريكه اگزفس است. هر خط باريكه از سه بخش اصلي تشكيل شده‌است كه عبارتند از چشمه تابش، بخش پيش‌انتها و بخش اپتيكي خط باريكه. چشمه تابش خط باريكه در حلقه انبارش قرار مي‌گيرد و عبور باريكه الكتروني از آن باعث توليد تابش سنكروتروني مي‌شود. حضور چشمه تابش باعث تغيير در مشخصات باريكه الكتروني در حلقه انبارش مي‌شود. طراحي بخش‌هاي مختلف خط باريكه EXAFS و بررسي اثرات چشمه تابش خط باريكه بر ديناميك باريكه الكتروني در حلقه انبارش را مي‌توان به عنوان دو هدف اصلي اين رساله معرفي كرد. طراحي خط باريكه از طراحي چشمه تابش آن آغاز مي‌شود. با توجه به مشخصات باريكه الكتروني در حلقه انبارش چشمه نور ايران و بازه انرژي گسترده 3 الي 35 كيلو الكترون‌ولتي مورد نياز در خط باريكه EXAFS، از يك لرزاننده افقي تخت به‌عنوان چشمه تابش اين خط‌ باريكه استفاده شده‌است. تابش سنكروتروني توليد شده به‌وسيله چشمه تابش از طريق بخش پيش‌انتها از تونل شتابگر خارج و به بخش اپتيكي خط باريكه هدايت مي‌شود. جانمايي تجهيزات مربوط به ايمني تابش و محافظت از خلاء بسيار بالاي حلقه انبارش و همچنين شكاف‌هاي ثابت مورد استفاده قرار گرفته براي تنظيم ابعاد باريكه فوتوني در بخش پيش‌انتها، با در نظر گرفتن الزامات معماري و هندسه ساختمان شتابگر چشمه نور ايران انجام شده‌است. براي تطبيق ابعاد باريكه فوتوني و تفكيك انرژي باريكه با نياز‌هاي كاربران خط باريكه، در بخش اپتيكي خط باريكه از سه المان اصلي استفاده شده است. اين المان‌ها به ترتيب قرارگيري عبارتند از آينه موازي ساز، تكفام‌ساز دو بلوري و آينه متمركز كننده. پس از انجام مطالعات گسترده در اين رساله، تلاش شده‌است تا در طراحي بخش‌هاي مختلف خط باريكه قيد‌هاي مربوط به هزينه، ساخت و تامين مواد مورد‌نياز با اولويت ساخت تجهيزات در داخل كشور در نظر گرفته شوند. به‌همين دليل دو لرزاننده افقي تخت براي چشمه تابش خط باريكه EXAFS به‌صورت سه بعدي طراحي شده‌اند. تفاوت اين دو لرزاننده در فناوري خلاء مورد‌نياز آنهاست كه بر اين اساس امكان استفاده از هر دو نوع لرزاننده درون خلاء و خارج از خلاء به‌عنوان چشمه تابش اين خط باريكه فراهم شده‌است. در طراحي بخش اپتيكي براي دستيابي به بالاترين كيفيت تابش ممكن در خط باريكه، از دو پوشش متفاوت روديم و پلاتين براي هر دو آينه موازي كننده و متمركز كننده استفاده شده‌است همچنين براي دستيابي به تفكيك انرژي از مرتبه 1 كيلو الكترون ولت در كل بازه انرژي از دو بلور سيليكون با ضرايب ميلر متفاوت در تكفام‌ساز انرژي استفاده شده‌است. نتايج بدست آمده از ردگيري پرتو از چشمه تابش تا محل نمونه مورد آزمايش نشان مي‌دهد كه طراحي انجام شده توان پاسخگويي كامل به تمام نياز‌هاي از پيش تعيين شده كاربران اين خط باريكه را دارد. در اين رساله براي محاسبات ديناميك باريكه الكتروني در حلقه انبارش در ابتدا الگوريتمي براي بررسي تاثير خطاها بر عملكرد باريكه الكتروني توسعه يافته شده‌است كه در آن براي اولين بار روش اصلاح دو مرحله‌اي مورد‌استفاده قرار گرفته‌ و به كمك آن تاثيرات مخرب خطاها بر عملكرد حلقه انبارش اصلاح شده‌است. در بخش بعدي از اين پژوهش به مطالعه دقيق تاثيرات چشمه تابش بر ديناميك باريكه پرداخته شده‌است كه در نتيجه آن براي اولين بار الگوريتمي براي محاسبه مشخصات باريكه الكتروني در حضور چشمه تابش به‌وسيله روش پوش اهمي توسعه يافته شده‌است. اين روش مي‌تواند برخي اثرات كه به‌وسيله روش‌هاي متداول پيشين قابل تشخيص نبودند را با دقت بالا پيش‌بيني كند. كليه الگوريتم‌هاي توسعه يافته شده در اين رساله به‌صورت عمومي نوشته شده‌اند و قابليت استفاده براي پژوهش‌هاي مشابه را دارند.

208098

دانشگاه علم و صنعت ايران

فيزيك

دكتر فاطمه دباغ كاشاني - دكتر جواد رحيقي