Elektron spektrometreleri için manyetik açı değiştirici (MAC) aygıtın simülasyonu, dizaynı ve yapımı

Atomik çarpışma deneyleri, atomik ve moleküler sistemlerin yapısını incelemek, biyolojik öneme sahip moleküllerin yapılarını belirlemek ve teorik modellerin doğruluklarını sınamak için temel önem taşımaktadır. Bu deneylerin yapılabilmesi için tasarlanan elektron spektrometrelerinde analizörlerin açısal konumları elektron tabancası ve Faraday Elektron Toplayıcı (FET) yüzünden sınırlıdır. Bu yüzden deneylerde genellikle açısal limit 45°-135° ve 125°-185° arasındadır. Bu çalışmada, Manyetik Açı Değiştirici (MAC) aygıt ile üretilen düzgün bir manyetik alanla elektronların ölçülebilir açılara taşınması sağlanarak bu sorunun ortadan kaldırılması hedeflenmiştir.MAC aygıtının elektron optiksel özellikleri yüklü parçacık optiği simülasyon programı (CPO-3D) kullanılarak incelenmiş ve MAC aygıtı için mümkün olan en iyi geometri belirlenmiştir.Dipol ve oktopol şartların birlikte sağlandığı iki veya üç solenoidli akım sistemlerinin oluşturduğu manyetik alanın radyal uzaklığa göre değişimleri incelenerek, saptırılan demetin radyal bir doğrultuya en erken ulaşma mesafeleri hesaplanmıştır.MAC aygıtının saptırılan elektronlar üzerinde odaklama ve dağıtma etkisinin olduğu gözlenmiştir. MAC aygıtı tarafından saptırılan elektronların saptırma açıları hesaplanarak MAC aygıtının elektron yörüngelerinde ek açısal dağılımlara neden olduğu gösterilmiştir.Elektron yörüngeleri üzerindeki odaklama ve dağıtma etkilerini incelemek için solenoidlere uygulanan akım değerlerine karşılık gelen büyütme oranları (?) hesaplanmıştır. İdeal bir saptırma için gerekli olan ? parametresi, açısal çözünürlüğün iyileştirilmesi için mümkün olan en ideal MAC geometrisi ve solenoidlere uygulanacak en uygun akım çiftleri belirlenmiştir.İmalat aşamasında ortaya çıkabilecek olası problemleri önceden tespit edebilmek amacıyla SolidWorks ve AutoCAD programlarında aygıtın 3-D modelleri oluşturulmuştur. MAC aygıtını oluşturan parçalar, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fizik Bölümünde bulunan Elektron Çarpışma Laboratuvarı'ndaki eCOL Malzeme İşleme Atölyesi'nde imal edilmiştir. Aygıt, montajı ve bakımı yapıldıktan sonra uygun deney şartları oluşturularak bir manyetometre cihazı ile test edilmiştir.MAC aygıtı spektrometre içerisinde sürekli çalışması gerekeceğinden aşırı ısınma ihtimaline karşı maksimum akım değerleri uygulanarak aygıtın çalışma performansı test edilmiştir. MAC aygıtı, test işlemleri tamamlandıktan sonra çarpışma deneylerinde kullanılmak üzere elektron çarpışma deney düzeneğine yerleştirilmiştir.MAC aygıtının saptırma açısını belirlemek ve çalışma performansını test etmek amacıyla helyum atomunun kendiliğinden iyonlaşma rezonans düzeyleri için tesir kesiti ölçümleri alınmıştır. MAC kapalıyken 30° de alınan ölçümler ile MAC açıkken 48° de alınan ölçümlerin birbirleriyle uyumlu olduğu gözlenmiştir. Bu sayede 135° nin üzerindeki büyük açılarda MAC aygıtı ile ölçümler alınabilmektedir.Anahtar Kelimeler: Elektron-atom çarpışmaları, elektron spektrometresi, tesir kesiti, yüklü parçacık optiği, manyetik açı değiştirici aygıt (MAC), CPO-3D yüklü parçacık optiği simülasyon programı