ABSTRACTMaster ThesisTHE OPTIMIZATION OF ACCELERATOR BASEDINFRARED FREE ELECTRON LASERS (IR-FEL)Özlem KARSLIAnkara UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Physics EngineeringSupervisor: Prof.Dr. Ömer YAVAŞIn this study, an oscillator IR-FEL optimization which was proposed as a test facility inTurkic Accelerator Center Project was studied that was taken into consideration 20, 40 and 50MeV linear electron accelerators. The main parameters of the laser, and the possibleapplications in biotechnology, semiconductors, photochemistry and nanotechnology weredetermined.First of all; optical cavity parameters were studied for 20, 40 and 50 MeV electron beam. Themain parameters of the laser beam such as energy, power, flux, brightness and their graphicswere determined in this optical cavity system. The results were compared with IR-FELlaboratories in the similar electron beam energy range. Finally, the possible applications andthe basic and applied research in Osaka iFEL, Tokyo FEL-SUT, USA MARK III, FranceCLIO IR-FEL laboratories were researched and the pulse structures of TAC IR-FEL laserbeam were determined. As the pulse structures of the laser beam depends on the pulsestructures of the electron beam; the electron beam structure obtained by linear electronaccelerators was studied.When TAC IR-FEL laboratory is set up, the parameters and applied researches determined inthis thesis will be used at the time of writing technical specifications.2006, 99 pagesKey Words: Particle accelerators, linac, infrared free electron laser, undulator magnet, opticalcavity.

ÖZETYüksek Lisans TeziHIZLANDIRICILARA DAYALIKIZIL ÖTESİ SERBEST ELEKTRON LAZERİ(IR-FEL) OPTİMİZASYONUÖzlem KARSLIAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüFizik Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Prof.Dr. Ömer YAVAŞBu çalışmada, Türk Hızlandırıcı Merkezi projesinde test laboratuvarı olarak önerilen kızılötesiserbest elektron lazeri (IR FEL) için 20, 40 ve 50 MeV enerjili lineer elektron hızlandırıcısıgöz önünde bulundurularak gereken optimizasyon yapılmış, elde edilen ışınımın özellikleribelirlenerek bu ışınımın biyoteknoloji, yarıiletkenler, fotokimya ve nanoteknoloji gibi dörttemel çalışma alanındaki uygulamaları incelenmiştir.Çalışmada öncelikle; 20, 40 ve 50 MeV enerjili elektron demetleri için optik kaviteninözellikleri belirlenmiştir. Optik kavite tasarımı yapılan sistemde; elde edilecek olan ışınımınenerjisi, gücü, akısı ve parlaklığı gibi fiziksel özellikleri gerekli hesaplama ve grafiklerlebelirlenmiştir. Sonuçlar benzer laboratuvarların verileri ile karşılaştırılarak uygunluğudeğerlendirilmiştir. Çalışmanın son aşamasında, elde edilecek olan ışınımın uygulama alanlarıtespit edilmiş ve benzer laboratuvarların (Osaka iFEL, Tokyo FEL-SUT, ABD MARK III,Fransa CLIO) kullanıcı laboratuvarlarındaki uygulama alanları araştırılmıştır. TAC IR-SELlaboratuvarında elde edilecek ışınımın atma yapısının belirlenmesi için, söz konusulaboratuvarlardaki uygulama alanlarında kullanılan ışınımın atma yapılarına uygun atmayapıları belirlenmiş ve ışınımın atma yapısını elektron demetinin atma yapısı belirlediğinden;lineer hızlandırıcıdan elde edilen elektron demetinin atma yapısı belirlenmeye çalışılmıştır.TAC IR-SEL laboratuvarı hayata geçirilirken özellikle teknik şartname aşamasında bu tezdeulaşılan parametreler ve saptanmış uygulama alanları baz alınacaktır.2006, 99 sayfaAnahtar Kelimeler: Parçacık hızlandırıcıları, linak, kızıl ötesi serbest elektron lazeri,salındırıcı magnet, optik rezonatör.