Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/74161
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorSakhorn Rimjaem-
dc.contributor.authorKanlayaporn Kongmalien_US
dc.date.accessioned2022-09-29T10:57:27Z-
dc.date.available2022-09-29T10:57:27Z-
dc.date.issued2021-07-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/74161-
dc.description.abstractThis thesis reports the electron beam dynamie simulation for generation of the mid-infrared free electron laser (MIR-FEL) at the PBP-CMU Electron Linac Laboratory, Chiang Mai University. The study was performed by using a software ASTRA including the space charge effects to obtain the electron beam with the shortest bunch length and the highest peak current at the undulator magnet entrance.The electrons are emitted from the thermionic cathode and accelerated with 2856-MHz RF-wave in the RF electron gun. Then, some part of electron beam was filtered and compressed in the alpha magnet. In this section, the alpha magnet's gradient and bunch charge of the electron beam were varied. The beam with selected bunch charge of 60 pC and energy range of 2.40 - 2.53 MeV was then further accelerated in the linac section. The linac accelerating gradient of 10.13 MV /m was used to accelerate electron beam to reach the maximum kinetic energy of 25 MeV at the linac exit. After that, the electrons travel through the 180* bunch compressor, which has four dipole magnets and eight quadrupole magnets. Magnetic gradients of all quadrupole magnets were varied to get the shortest bunch length at the undulator entrance. The optimization of 25-MeV electron beam shows that with the alpha magnet's gradient of 410 G/cm and proper quadrupole magnetic gradients provided the shortest bunch length of 0.21 ps and the highest peak current of 123.5 A at the undulator entrance for the bunch charge of 60 pC. The FEL simulation using these parameters with the modified GENESIS 1.3 code suggests that the MIR-FEL pulse energy of 0.42 p.J can be achieved. When ineluding the beam loading effect in the linac acceleration, it was found that for the klystron with the maximum output RF power of 6.47 MW the electron beam with the bunch charge of 60 pC can be accelerated to reach the energy of only 22 MeV. Then, the electron beam optimization for this energy was also conducted. The alpha magnet gradients of 400, 430 and 460 G/em yield similar results in term of electron bunch length at the undulator entrance. However, the case of 400 G/cm provides lower normalized emittance at the undulator entrance than other cases resulting in faster rising of the FEL power gain. This case provides the FEL pulse energy of 0.22 p.J. The optimization results of this study are used to design the position and parameters of all components in the bunch compressor and the MIR-FEL beam transport line. Currently, the installation of all components based on the suggestion from this thesis in under going.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleDesign and optimization of electron accelerator system for generation of Mid-infrared Free-electron Laser at Chiang Mai Universityen_US
dc.title.alternativeการออกแบบ และการหาเงื่อนไขที่เหมาะสมของระบบเครื่องเร่งอิเล็กตรอนสำหรับการผลิตเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระย่านอินฟราเรด ขั้นกลาง ณ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshElectron accelerators-
thailis.controlvocab.lcshInfrared radiation-
thailis.controlvocab.thashPhysics-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractวิทยานิพนธ์เล่มนี้นำเสนอการสร้างแบบจำลองเพื่อศึกษาพลศาสตร์ของลำอิเล็กตรอนสำหรับ การผลิตเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระข่นอินฟราเรดขั้นกลาง ที่ห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอิเล็กตรอนเชิงเส้น ณ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ซึ่งได้ทำการศึกษาโดยการใช้ซอฟต์แวร์ ASTRA ที่รวมผลจากปรากฏการณ์ ประจุในที่ว่างเปล่าเพื่อทำการปรับคุณลักษณะให้ได้ลำอิเล็กตรอนที่มีความยาวห้วงที่สั้นที่สุดและ กระแสสูงสุดที่ทางเข้าของแเม่เหล็กอันดูเลเตอร์ ในการผลิตสำอิเล็กตรอนนั้น อิเล็กตรอนที่ถูกปลด ปล่อยออกมาจากคาโทดแบบเทอร์มิออนิคจะถูกเร่งด้วยคลื่นอาร์เอฟความถี่ 2856-MH2 ภายในปืน อิเล็กตรอนแบบอาร์เอฟ จากนั้นลำอิเล็กตรอนบางส่วนจะถูกกรองพลังงานและถูกบีบอัดห้วงใน สนามของแม่เหล็กอัลฟา ซึ่งในส่วนนี้ มีการแปรค่าเกรเดียนของแม่เหล็กอัลฟาและประจุของห้วง อิเล็กตรอน โดยลำอิเล็กตรอนที่มีประจุ 60 PC ต่อห้วงและมีพลังงาน 2.40 - 2.53 MeV ถูกเลือกและ ส่งไปเร่งต่อในเครื่องเร่งเชิงเส้น (ไลแนค) ด้วยเกรเดียนเร่ง 10.13 MV/m ซึ่งสามารถเร่งลำอิเล็กตรอน ให้มีพลังงานจลน์สูงสุด 25 Mev จากนั้น ลำอิเล็กตรอนเดินทางผ่านระบบแม่เหล็กบีบห้วงที่ทำให้ สำอิเล็กตรอนเบน 180* ซึ่งประกอบด้วยแม่เหล็กสองขั้ว 4 ตัวและแม่เหล็กสี่ขั้ว 8 ตัว จากนั้นได้ทำ การแปรค่าเกรเดียนของแม่เหล็กสี่ขั้วทั้งหมดเพื่อให้ใด้ความยาวห้วงของอิเล็กตรอนที่สั้นที่สุดที่ทาง เข้าแม่เหล็กอันดูเลเตอร์ การหาเงื่อนไขที่เหมาะสมของอิเล็กตรอนพลังงาน 25 MeV แสดงให้เห็นว่า เมื่อใช้เกรเดียนของแม่เหล็กอัลฟ้าที่ 410 G/cm และประจุต่อห้วงที่ 60 PC จะได้ความยาวห้วงที่สั้น ที่สุดที่ค่า 0.21 ps และกระแสสูงสุดที่ค่า 123.5 A ที่ทางเข้าอันดูเลเตอร์ ผลของการสร้างแบบจำลอง สำหรับคำนวณเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ โดยใช้โปรแกรม GENESIS 1.3 แสดงให้เห็นว่าสามารถผลิต เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระย่านอินฟราเรดขั้นกลางที่มีพลังงานพัลส์ 0.42 .J จากนั้นได้ พิจารณาผลของ กระแสของสำอิเล็กตรอนที่โหลดในไลแนคขณะทำการเร่ง พบว่าเมื่อใช้ไคลสตรอนที่มีกำลังอาร์เอฟ ขาออกสูงสุด 6.47 MW ลำอิเล็กตรอนที่มีประจุต่อหัวง 60 3C จะถูกเร่งให้มีพลังงานเพียง 22 MeV จึงทำการหาเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับสำอิเล็กตรอนพลังงานค่านี้ด้วย จากการแปร ค่าของเกรเดียน แม่เหล็กอัลฟาที่ 400, 430 และ 460 G/cm พบว่าความยาวห้วงของอิเล็กตรอนที่ทางเข้าแม่เหล็กอัน ดูเลเตอร์มีค่าใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตาม โดยกรณี 400 G/m ให้ค่าอิมิตแตนซ์นอแมลไลซ์ที่ต่ำกว่า กรณีอื่น ส่งผลให้มีการเพิ่มกำลังของเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเร็วกว่ากรณีอื่น โดยสามารถผลิตเลเซอร์ อิเล็กตรอนอิสระที่มีพลังงานพัสส์ 0.22 ,.J ได้ ผลการศึกษาเงื่อนไขที่เหมาะสมที่ได้จากวิทยานิพนธ์ นี้ ได้นำมาใช้เพื่อออกแบบตำแหน่งและพารามิเตอร์ ของส่วนประกอบทั้งหมดในระบบแม่เหล็กบีบ ห้วงและระบบลำเลียงลำอิเล็กตรอนของเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระย่านอินฟราเรดขั้นกลาง โดยขณะนี้ กำลังอยู่ในระหว่างการดำเนินการติดตั้งส่วนประกอบทั้งหมดตามข้อเสนอแนะที่ได้จากผลการศึกษา ในวิทยานิพนธ์เล่มนี้en_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
610531030 กัลยาพร กองมะลิ.pdf17.25 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.