750MHz medİkal radyo frekansı dört kutuplusu - Indico

750MHz medİkal radyo
frekansı dört kutuplusu
VELİ YILDIZ
(Veliko Dimov)
02.06.2016
Hızlandırıcı ve Algıç Fiziği Çalıştayı, Marmara & Boğaziçi Üniversiteleri
1
Motİvasyon
• Kanser tedavisi için eşzamanlayıcılar (synchrotron)ve
döndürgeçler(cyclotron).
2
daİresel Hızlandırıcı-hasta arasında
CAS,medikal hızlandırıcılar:http://cas.web.cern.ch/cas/Austria2015/Vienna-advert.html
3
Proton terapİ İÇİN dogrusal hızlandırıcı
• Yüksek frekanslı protondoğrusal hızlandırıcı ~3GHz.
• Düşük enerjili kısmı için çözüm zor!
https://accelconf.web.cern.ch/accelconf/c07/PAPERS/166.pdf
4
dünyadakİ en yüksek frekanslı RFQ
•
•
•
İlk defa M. Weiss ve K. Crandall tarafından 1994 te
öneriliyor.
Yeni demet dinamiği, mekanik ve RF tasarımı ile
ısıl analizlerCERN de 2013-2014 te yapıldı.
750 MHz te, dünyadaki en yüksek frekanslı RFQ.
4 IOT (Inductive Output Tubes)
L=2m
W = 5 MeV
f = 750 MHz
Demet akımı < 400uA
Max RF gücü= 400 kW
Max. duty cycle 5%
Çap (dış) ~13 cm
≈ 1 MCHF
2m
≈ 0.5 MCHF
V.A . Dimov, M. Garlasche, A. Grudiev, B. Koubek, A. Lombardi, S.
Mathot, D. Mazur, E. Montesinos, M. Timmins, M. Vretenar
5
RFQ ve teknolojİnİN sınırlarını zorlama
750MHzteki tasarım
• Daha küçük
• daha ucuz
• Birim uzunluğa daha fazla
hızlandırma hücresi
Fakat
• Sadece düşük demet
akımı
• RFgücünden kazanç yok.
6
HF-RFQ takimi linac2 de
Resimde görülen HF-RFQ nun 50 cm lik kısmı arkada görülen
Linac2 RFQ su (1.8m) kadar enerji kazanımı sağlıyor.
7
Demet dinamiği tasarımı ve zorlukları
750MHzx4=3GHz
3GHzve 1.5GHzRFQimkansiz.
1GHzcok zor
750MHzzor ama yapilabilir
600MHzdaha kolay.
8
Boyuna demet kabulu
• 3GHzteki yapi 5MeValti demet kabul edemiyor
• Demet boyuna eksende ±20derece olmali (3HGzte)750MHzte
bu ±5dereceye eşit.
3GHzyapinin boyuna eksende
Demet kabulu
±5dereceye @750MHz
Demet cok guzel bohçalanmalı
Demet kabulu dışında kalan parçacıklar
5MeVveya daha büyük enerjilerde
Kaybolacak.
3MeVüzeri protonlar bakırda
nötron yaratmaya yeterli.
9
RFQ da demet kaybi
Demet aktarim verimi= %30
(hızlandırılan)
3GHz te yakalayamayacağın
parçacıkları hızlandırma!!!
RFQ nun demet aktarım verimi
ve uzunluk arasında bir
denge!!!
Proton terapi için gerekli olan
akım nA mertebesinde.
10
RFQ boyunca bazı özellİkler
0
4
-5
3.5
phase(deg)
2.5
-15
Phi(deg)
-20
2
a(mm)
1.5
m
-25
a(mm)orm
3
-10
1
-30
0.5
-35
0
500
1000
1500
0
2000
z(mm)
11
Çalışacak mı?
• Demet dinamiği tasarımı Parmteq te yapıldı
• Toutatis ve alan haritasından parçacıkları
hızlandırarak onaylandı.
Parmteq vs.Toutatis
Mor:3Dalan haritasından
Sarı:Parmteqm
12
Demet dİnamİğİ Çalışmaları
kabul edİlebİlİR hata
13
Kovuk tasarımı
• Superfish programi ile ilktasarim
• Güç ~1.5*Guc (superfish)
• 1.5lik bir garanti payi
• 400kWile sinirliyiz.
• HFSSprograminda 3boyutlu
geometride alan çözdürme.
• Boy~5λ àtuningzor
• Tunerlarda az guc harcanmasi icin
uclari ozel sekillendirildi.
14
Mekanik tasarım
• 50cmlik dört modül.
• Modüller kanat uçları (ve giriş çıkış kısımları)haricinde
aynı
• Hermodülde 8tane tuneraçıklığı 4tane tuner/power
coupleraçıklığı.
• Toplam 220kg
• Hermodülde 8tane anten
15
RF güç İletİmİ
RF Güçü değişik taraflardan gönderiliyor
16
Üretİm
17
üretİm
18
MEtrology
5um
19
Parçaları bir araya getirme
• 2aşamada sert lehimleme (brazing)
• Kanatları birleştirme
• Flanşları yerleştirme
20
BÜYÜK KANATLAR
21
KANATLAR BİR ARADA 1. SERT LEHİMLEME
22
Ilk hazırlanan modül
23
FLANŞLAR İÇİN 2. SERT LEHİMLEME
24
25
RF ölçümlerİ
26
Bead pull ölçümlerİ
27
28
29
Bead pull ölçümlerİ
30
Bead pull ölçümleri
31
Bead pull ölçümleri
32
RF ölçümlerİ
33
Bundan sonrası
• 2016içerisinde bütün testlerin yapılması
planlanıyor.
• 4modül birleştiriliyor
• Birleştirildikten sonra beadpullölçümleri
• Tuningve beadpullölçümleri
• Demet ölçümleri
34