White Paper is under construction...

Yazarlar

WhitePaper


Mart 2008'de TAEK-CERN arasında bir işbirliği anlaşması imzalanmıştır. CERN'e üye olmayan ülkelerle ilişkilerden sorumlu fizikçi John Ellis, CERNTR davetlisi olarak verdiği konuşma sonrası, yapılan işbirliği anlaşmasının getirebileceleri hakkında çok önemli bilgiler verdi. Aşağıdaki metin, anlaşma içeriğinin belirlenmesine katkıda bulunmak amacıyla CERN'de farklı projelerde sorumluluk alan bilim insanlarının önerilerinin bir derlenmesidir. Bu derleme çalışma aşamasındadır.

CERN’in ana islevi Yuksek Enerji Fizigi (YEF) calismalarinin gereksinim duydugu hizlandiricilarin gelistirilmesi, kurulmasi ve calistirilmasi ile buralarda gerceklestirilen deneylere alt yapi destegi vererek YEF calismalarinin gerceklesmesini saglamaktir. Bu islevleri sirasinda hizlandiricilarin ve deney aletlerinin gereksinim duydugu yeni teknolojilerin gelistirilmesi veya en son teknolojilerin bu amaclarla kullanilmasina da onculuk etmektedir.

Bircok disiplini iceren bu AR-GE calismalari, YEF disinda calisan bilim insanlarina, bir taraftan kendi birikimlerini kullanarak hizlandirici ve YEF’in karsilastigi teknik sorunlarin cozumune katki yapma, diger taraftan da sorunlari cozerken ortaya cikan yeni teknolojileri kendi calisma alanlarina aktarma olanagi tanimaktadir. Bu bilgi aktarimi hizlandirici ve YEF disindaki bilim alanlarinin da en son gelismelerden faydalanmasini saglamaktadir.

Asagidaki dokuman, CERN’deki calismalarin YEF disindaki konularda yarattigi imkanlari ozetlemektedir.


PROJE YöNETiMi


Yönetim (organizasyon, proje politikasi v.b.)


Araclar (EDH, toplanti araçlari v.b.)


BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ


World Wide Web


Grid


Root


Modelleme ve Benzetim (Simulasyon)

Doga olaylarinin ve sistemlerin matematik modeller ile betimlenmesi ogretisidir. Herhangi ozel bir alana has degildir. Malzeme bilimi ve muhendisliginden elektronige, sistem tasarimindan temel bilimlere kadar hemen her alanda uygulanir. Calisma sonunda ortaya cikan modelin bilgisayar ortaminda sayisal olarak calistirilarak sistemin davranisi ile ilgili bir beklentinin hesaplanabilmesini olanakli kilar. Sistem davranisi ile ilgili beklentinin varolmasi sistemi "sinanabilir" kilar ve bu da ön-tasarim (prototip) gelistirilmesini olanakli kilar. Devre benzeticileri (SPICE, BSIM, SPECTRE vs), monte carlo (MC) benzeticileri, sonlu elemanlar yontemi (finite element method) kullanilan tüm mühendislikler, tipta kullanilan genetic cebirleri (genetic algorithms) ve genel olarak tum evrim cebirleri (evolutionary algorithms) bu sinif icinde yer alir. Gercek dunya icin gerceklestirilen tum tasarimlar istisnasiz olarak modelleme asamasinin basarili olusuna bagimlidir.

Temel fikri bir sebep sonuç ilişkisi kurmaktır. İki şekilde kullanılabilir

  1. Halihazırda bilinen modelleri kullanarak öngörülmesi, deneysel olarak gercekleştirilmesi külfetli yada mümkün olmayan durumlarda, sonuç hakkında çıkarımda bulunmak için. ( örn. Yoğun yağış altında sel baskını riski taşıyan bölgeleri belirlemek.)
  2. Yapılan bir gözlemin sebebinin araştırılması( örn. Sinyalizasyon sistemlerinin zamanlamasının İstanbul trafiğine olan etkileri) Modelleme ve benzetim karmaşıklaştıkça sonuçlar gerçek hayattaki olayları daha iyi betimler, ancak bu karmaşıklık yapılması gereken hesap miktarını arttırır. Genelde Modelleme ve simulasyon kullanımı araştırma ve geliştirmede maliyetleri ciddi miktarda düşürme konusunda cok büyük rol oynar.

Guvenlik

Askeri uygulamalarin önemi tartisilamaz. Uretilmeksizin satin alinarak kullanilan her arac kapali kutudur. Gunluk yasamda kullanilan araclar icin onemsiz olan bu durum askeri uygulamalarda hayati onem tasir. Kriptografik araclar (haberlesmede), denetleme ve hedefleme sistemleri (ucaklarda, tanklarda v.b.) ve benzeri sistemler hemen her zaman ya programlanabilir tümlesik devreler ile (FPGA, PGA, PL, DSP v.b.) ve/veya ASIC' ler (Aplication Specific Integrated Circuit) ile tasarlanir. Her iki durumda da sistemlere fazladan "kod" ve/veya devre elemani (transistor, mantik kapisi v.b.) eklenebilir. "Fazladan" eklenen ve hemen hic yer kaplamayacak bu bilesenlerle sistemde yöntem (teknik) dilinde "delik" olarak adlandirilan güvenlik aciklari olusturulabilir. Bu guvenlik aciklari -kullanilmadiklarinda- sistemin olagan calismasini etkilemeyek bicimde ve sadece tasarimi gerceklestiren kurum tarafindan bilinebilecek sekilde kolayca tasarlanabilir. Bu aciklar, kullaniciya sunulan kullanma kilavuzunda belirtilmediklerinde tasarimci tarafindan kullanilana kadar (ve cogunlukla daha sonra bile) aciga cikmadan ve kullanilmadiginda sistemin olagan calismasini etkilemeksizin kendini gizleyebilir. Satin alinan cihazlardaki tümlesik devrelerin kullanilmadan once denetlenmesi ve olasi bir guvenlik deliginin aranmasi uygulamada mumkun degildir.

Modelleme ve benzetimin pek cok askeri uygulama alani bulunmaktadir. Bunların bazıları şöyledir

Modelleme ve benzetimin en yoğun kullanıldığı alanlarda birisidir. Basit bir el bombasının şeklinden bir otomatik piyade tüfeğinin kaçıncı mermiden sonra tutukluk yapabileceğine, bir bombanın tahrip gücünden son model bir savaş uçağının motorunun verimine, bir denizaltının şeklinden uzun namlulu bir tüfeğin dürbününe kadar hemen hemen tüm silah sanayiinde karşımıza çıkar.

Askeri konularda silahların teknolojisi kadar personelin kaliteside önemlidir ve bu kalite eğitim ile arttırılabilir. Modelleme ve benzetim uygulamaları personel eğitimi için görece ucuz ve güvenli bir yol sunmaktadır. Günümüzde, ülkemizde de kullanılan askeri hava aracı simülatörlerinin yanısıra, diğer askeri araçlar için ve değişik ortamları modelleyen piyade eğit
im simülatörleride bulunmaktadır. Eğitimin yanı sıra erzak ve mühimmat temini, birlik sevkiyatları ve benzeri konularda da modelleme ve benzetimden faydalanılmaktadır.

Stratejik Planlama

Modelleme ve benzetimin gittikçe önem kazandığı askeri konulardan birisidir. Saldırı ve savunma amaçlı planlama yapımında kullanılır. Olası tehditlere karşı en çabuk ve verimli cevabın verilebilmesi için birlik ve mühimmatın konuşlandırılması ve bir taaruz anında en güvenli ve en cabuk yolun bulunması birer örnek olarak verilebilir.

Mühendislik

Sistemleri ve doga olaylarini betimleyen modellerin gelistirilmesi ve bu modellerin sahip oldugu degiskenlerin -belirli bir gercek dunya sorununun çözümüne yönelik olarak- en iyi degerlerinin bulunmasi ögretisinin genel adi.

Tıbbi Araştırmalar

Günümüzde dedektör teknoljisindeki ilerlemelere paralel olarak canlılar hakkında daha fazla veri toplanmakta ve oldukça başarılı modeller üretilmektedir. Bu modelleme ve simulasyonlar sayesinde tıbbi araştırmalarda da büyük ilerlemeler gözlenmektedir. Hatta tıbbi araştırmalarda " in vitro " nun yanında artık " in silica " yani bilgisayar ortamında yapılan testler de kullanılmaya başlanmıştır. Modelleme ve simulasyon tıpta en çok hastalıkların yayılması, toplum sağlığı ve ilaç geliştirme gibi alanlarda kullanılmaktadır. Bu kullanımlara örnek olarak geçtiğimiz yıllarda güney ve doğu Asyayı etkileyen SARS hastalığının yayılmasının modellenmesi ve bu sonuçları kullanarak hastalığın tüm dünyaya yayılıp toplu ölümlere yol açmasının önüne geçilmesiyle, yine gectiğimiz yıllardaki kuş gribi virüsüne karşı etken maddelerin klasik yöntemlerle 2-3 yıl yerine 6 hafta kadar bir sürede bulunması gösterilebilir.

Sivil

Modelleme ve benzetimin, ülkemizde gelişmiş toplumlardaki kadar olmasada, sivil alanda da oldukça yoğun miktarda kullanılmaktadır. Meteorojik tahminler, deprem araştırmaları, trafik düzenlemeleri, tarım politikaları, enerji politikaları, sosyal araştırmalar, ekonomik tahminler, reklamcılık ve sinema örnek olarak verilebilir.

Yüksek verimli hesaplama (high performance and high throughput computing)

Ekonomi

Atmosfer Bilimi

Atmosfer bilimi bunyesinde meteoroloji, iklim bilim gibi alt dalları barındıran cok disiplinli bir bilim dalıdır. Meteorolojinin esas ilgi noktasi olan hava durumu tahmini bilim ile teknolojinin bulustugu onemli bir daldir. Olcum cihazlarından alınan datalar bilgisayar ortamında incelenerek kava tahminleri yapılmaktadır. Burada uygulanan prosedur YE fizikcileri tarafından ozellikle CERN de kullanılan prosedurle aynıdır. Hava tahminlerini daha keskin hale getirmek icin CERN in sahip oldugu data alma ve bunlarin analizi konularindaki bilgi ve teknoloji birikimi bu alana rahatlıkla aktarılabilinir.

Iklim bilim ise dunyanın her yerinden gelen iklim verilerini inceleyerek ortalama iklim yapısını ve buradaki degisikleri ortaya cıkarıp gelecekteki iklim sartlarını tahmin eder. Kuresel ısınmanın tahmin edilmesi gibi. Bu verilerin ozellikle islenmesi GRID kullanılarak daha kısa sureli olması saglanabilir. Bu sayede isgucunden ve dolayısıyla maliyetlerden onemli olcude tasarruf saglanır.

Iklimdeki degisikligin sebepleri icerisinde uzaydan gelen yuksek enerjili ve yuklu parçacıkların etkileri de vardir. Bu parçacıklar bulutların yuk dengesini bozmakta ve yapılan olcumler kozmik parcacıklarin gelis miktarının artmasi bulut kalınlığı ve butunlugunu arttırmakta. Bu incelemeler ise CERN bünyesinde yapılan CLOUD adı verilen deneyle yapılmaktadır. Dunyadaki atmosferik kosullar yaratılmakta ve yuksek enerjili parçacıklarla bombardıman edilen bulutların davranışı incelenmekte. Çalışma alanı yusek enerjili parçacıklar olan CERN, iklim bilim icin vaz gecilmez bir kaynak olmaktadır.

Ozetle, gerek hava tahminlerinde gerekse iklim degisikliklerinde gerekli data analizlerinin kısa surede yapılabilmesi icin CERN de kurulmus olan data analiz ve hesaplama sistemleri kullanılamsı uygun olacaktır. Bunun yanında CLOUD deneyinin sagladıgı bilgiler ışıgında iklim tahminlerinin daha tutarlı yapılması bir gerçektir.

Deprem

Tıbbi Araştırmalar


Ağ (network), hizmetler (servisler), etc..

E-Devlet


Programlar

Geant, Fluka vb...

ELEKTRONİK

Tümlesik Elektronik (Mikroelektronik)

Stratejik oneme sahip bir muhendislik disiplinidir. Bilimsel, endustriyel ve askeri uygulamari vardir. Yuksek teknoloji (yontembilim) ureten ve satan ulkelerin en onemli gelir kaynaklarindan biridir. Silikonun islenmesinden litografik uretim yontem-biliminin (teknolojinin) saglanmasi hizmetinin satisi durumunda 1'e 10^7 kat kar getirir. Temel etkinligi fiziksel modellemeye dayanir. Silikonun islenmedigi ve yontembilimin (teknolojinin) IBM, AMS ya da TSMC gibi silikon isleyen ozel sirketlerden satin alindigi durumda etkinlik transistor seviyesinde analog ve dijital mikrochip tasarimi olur.

CERN de yukarida en son bahsedilen yolu kullanan PH-ESE-(FE, ME ve BE) olmak uzere 3 farkli grup mikroelektronik alaninda etkin olarak calismaktadir. Bu gruplar askeri degeri de bulunan radyasyona dayanikli mikrochip (tumlesik devre) tasarimi ile bunlarin karakterizasyonunu gerceklestirmek uzere tumlesik olmayan (discrete) elektronik kartlari tasarlamaktadir. Deneysel fizik ve/veya elektronik disiplinlerinden gelen doktorali tumlesik devre tasarimcilarindan ayni alanlardan gelen teknisyenlere kadar pek cok insan calismaktadir.

mimari_tasarimi.png

Fikir asamasinda bir mimari tasarimi; octave, matlab, mathematica, VHDL, verilog HDL vs platformlari (CERN, COMPASS, RICH-I, Front-End, CMAD, 2008)


transistor_seviyesinde_devre_tasarimi.png

Mimariyi olusturan bilesenlerden birinin transistor düzeyindeki tasarimi; ticari SPICE ve/veya BSIM (Islev-Yukselteci, Op-Amp)


litografik_maske_tasarimi.png
Transistor seviyesindeki tasarimin litografik maskelerinin tasarlanmasi; ticari cadence, acik-kaynak electric v.b. (8 oluk (kanal) CMAD ASIC)



denemeDuzenegi.png

Ön-üretilmis (prototip) tumlesik devrelerin (IC) denendigi (test) ve calisma ozelliklerinin belirlendigi (karakterizasyon) düzenekler (solda CMAD, sagda GBT projelerinden)


Analog ve dijital tumlesik devreler, fikir asamasindan en son seri uretime kadar her adimda CERN proje calisanlari tarafindan denetlenir. Calisma, yukarida bahsedilen uzun zincirin bir kismiyla sinirli degildir; dolayisi ile bu, gercek dunya icin tasarim yapan bilim adamlari ve muhendisler icin paha bicilmez bir tecrube olarak degerlendirilmelidir.

"Super LHC" ya da "LHC Upgrade" olarak anilan ve bugun varolan bazi sistemlerin yenilenmesini iceren proje kapsaminda, mikroelektronik gruplari bugun varolan haberlesme sisteminin yerine kullanilacak yeni nesil bir alici-verici mikrochipi tasarimina baslamistir. Projede fikir asamasindan mimari tasarimina ve transistor seviyesinde analog ve dijital devre tasariminda calismak uzere insan gucune ihtiyac vardir. Bu ihtiyac projeye yeni katilan enstituler araciligi ile zaman gectikce kapatilmaktadir. Turk universiteleri, arastirma merkezleri ve ilgili kuruluslarin katkilarinin ve dolayisi ile kazanclarinin en yuksek degerde tutulmasi projede mumkun oldugunca erken sorumluluk almakla mumkun olabilecektir.

Tümlesik Olmayan (discrete) Elektronik

Elektronik bir devreyi olusturan bilesenlerin tek bir yari iletken uzerine toplanmadigi, birbirinden ayrik devre elemanlarinin -cogunlukla bakirdan imal- yollar ile birbirine baglandigi devre kurma yöntemi.

Optoelektronik

Elektriksel isaretlerin uzak mesafelere gonderilmeden once isik isaretlerine donusturulmesi, uzaktan gelen isik isaretlerinin alinarak islenmeden once elektriksel isaretlere cevrilmesi ve bu iki islemle ilgili tüm bilesenlerin (pin diotlar, alici verici mimarileri, transistor seviyesinde devre tasarimi v.b.) calisildigi ögreti. Yüksek hizli modern haberlesme sistemlerinde (hizli eternet v.b.) kullanilir.

Sistem Tasarımı

stratejik oneme sahip bir muhendislik alanidir. Yuksek teknoloji (yontembilim) ureten ve satan ulkelerin en onemli gelir kaynaklarindan biridir. Temel etkinligi fiziksel modellemeye dayanir. Denetim teorisi (kontrol teorisi, geri-besleme teorisi ya da rejenerasyon teorisi olarak da anilir) ve zamanla degisen (dinamik) sistemlerin modellenmesi ve benzetilmesi (simulasyonu) ilgili sayisal disiplinlerin uygulandigi alandir.

CERN de gaz-emme yontem-bilimi (vakum teknolojisi)'nden sogutma sistemlerine (cryogenic sistemler), LHC de hizlandirilan parcacik bohcalarinin (bunch) kararliliklarinin (stabilization) saglanmasina, dev miknatislarin urettigi manyetik alanlarin denetlenmesine kadar pek cok farkli alanda uygulamasi vardir. Ektronikte de hemen hemen tasarlanan tum mikrochiplerde ve tumlesik olmayan devre tasarimlarinin pek cogunda kullanilir.

denetim_sistemi.png

Bir denetim sistemi (GBT icin gelistirilmis CP-PLL)


sayisal_sistem_benzetimi2.png
Denetim sisteminin sayisal olarak benzetilmesi (simulasyon); VHDL, verilog HDL v.b. (S-LHC, GBT tasarimi, 2008)


davranisin_belirlenmesi.png

Denetim sisteminin davranisin siklik (frekans) ve aci (faz) uzaylarinda modellenmesi ve davranis degiskenlerinin belirlenmesi; octave, matlab, HDL vs (S-LHC, GBT projesi, 2008)


CERN de bu sistemler, fikir asamasindan en son uretime kadar her adimda CERN proje calisanlari tarafindan denetlenir. Calisma, yukarida bahsedilen uzun zincirin bir kismiyla sinirli degildir; dolayisi ile bu, gercek dunya icin tasarim yapan bilim adamlari ve muhendisler icin paha bicilmez bir tecrube olarak degerlendirilmelidir.

"Super LHC" ya da "LHC Upgrade" olarak anilan ve bugun varolan bazi sistemlerin yenilenmesini iceren proje kapsaminda, yukarida kisaca adlarindan bahsedilen sistemler ya S-LHC' nin ozel calisma sartlari geregince yeniden tasarlanacak ya da varolan sistemlere yenileri eklenecek. Bu projelerde fikir asamasindan mimari tasarimindan asil uygulamaya kadar tum basamaklarda calismak uzere insan gucune ihtiyac vardir. Bu ihtiyac projeye yeni katilan enstituler araciligi ile zaman gectikce kapatilmaktadir. Turk universiteleri, arastirma merkezleri ve ilgili kuruluslarin katkilarinin ve dolayisi ile kazanclarinin en yuksek degerde tutulmasi bu projelerde mumkun oldugunca erken sorumluluk almakla mumkun olabilecektir.

RADYASYON

Radyasyondan korunma insan

Radyasyondan koruma malzeme

Dozimetre

Uzaktan algılama

Çevre Koruma

HIZLANDIRICILAR

Demet diagnostiği

Parcacik hizlandiricilari ilk olarak nukleer ve yuksek enerji fizigi icin maddenin temel yapisinin arastirilmasi amaciyla gelistirildi. Yillar icinde teknolojideki gelismeler daha yuksek parcacik demeti enerjilerini mumkun kilarak, temel parcaciklarin ve bunlar arasindaki etkilesmelerin anlasilmasi konusundaki arastirmalari daha da ileri goturdu. Parcacik hizlandiricilari gerek carpistirici olarak ve gerekse isinim elde etmek icin kullanilsin, bu araclardan en ust duzeyde yarar saglayabilmek icin hizlandirilan parcaciklarin parametrelerinin kontrolu ve olcumu zorunludur.

Hizlandirilan bu parcaciklar genellikle elektronlar, pozitronlar, protonlar ve antiprotonlardir. Ancak uygulamalara bagli olarak farkli yuk durumlarina sahip cesitli iyonlar ve hatta kararsiz izotoplar da hizlandirilabilir. Parcacik demetleri genellikle, demetin ilerleme yonune parallel yonde, aralarinda bosluklar olusturarak lokalize olmus parcacik ‘paketciklerinden’ olusmaktadir. Bu paketcikler, yuksek gerilimli bir RF (radio frekans) alani tarafindan saglanan ve ayni zamanda hizlandirma islemini gerceklestiren boyuna odaklama kuvvetinin etkisi altinda olusturulmaktadir.

Demetlerin ozellikleri yuklu parcaciklara iliskin elektromagnetik alandan yararlanarak tahribatsiz metodlarla ya da demetle dogrudan etkilesilerek tahribatli metodlarla olculebilir. Bu metodlarla ilgili ayrintili bilgi asagidaki linkte bulunmaktadir.

http://cas.web.cern.ch/cas/France-2008/Lectures/Dourdan-lectures.htm

Soğutma (Krayojenik), Boşluk (vakum)

RF mühendisliği


Yuklu parcacik hizlandiricilari 20. yuzyil bilim ve teknolojisinin etkileyici sonuclarindan biridir. Hizlandirici teknolojileri pek cok farkli bilim ve muhendislik alanindan yararlanan ve hatta bunlarin gelismesine zemin hazirlayan disiplinler arasi uygulamalardir.

Ornegin modern RF sistemlerinin kullanildigi dogrusal hizlandiricilarin gelismesi II. Dunya Savasi'ndan sonra RF alaninda kazanilan deneyimle ivmelenmistir. Bundan sonra da RF hizlandiricilar, temel arastirmalar, enerji, tip ve savunma alanlarinda genis uygulamalar bularak, temel bilimsel ve teknolojik onem tasiyan araclar olmustur.

RF sistemlerin temel bilesenleri oldukca guclu mikrodalga yukseltecleri olan klaystronlar, elektromanyetik dalgalarin verimli bir sekilde iletimi icin kullanilan dalgakilavuzlari ve bir klaystrondan dakga kilavuzlari yardimiyla RF enerjisini alarak hizlandirilacak yuklu parcacik demetine aktaran RF kavitelerdir.

RF sistemlerin hizlandirici teknolojisinde kullanilmasi bu araclarin daha verimli ve gorece boyutlarinin daha kucuk olmasini saglamis; yuksek enerji fizigi icin dogrusal carpistiricilar, sinkrotron isinim kaynaklari, gelismis notron kaynaklari icin yuksek gucte proton dogrusal hizlandiricilari, ticari ve medikal kullanim icin olmak uzere hizli gelisinimi surdurmesine olanak tanimistir.

Suphesiz ki parcacik hizlandiricilari icin, gerek varolan tasarimlarin standart uygulamalari ve gerekse RF sistemleri konusunda AR&GE calismalari surdurmek uzere RF muhendisligi alanininda yetismis eleman ihtiyaci surekli olacaktir.

Bu konuda daha fazla ve ayrintili bilgi icin CERN Accelerator School tarafindan duzenlenen "Parcacik Hizlandiricilari icin RF Muhendisligi" isimli okulun dokumanlarina ve hizlandiricilar icin RF rezonator uretimi yapan ACCEL firmasinin web sayfalarina asagidaki linklerle ulasilabilir.

http://preprints.cern.ch/cernrep/1992/92-03/92-03_v1.html

http://www.accel.de/

Parcacik Hizlandiricilarinin Uygulamalari

Endustriyel Islemler

  • Polimerlestirme
  • Sterilizasyon
  • Yariiletken uretimde iyon ekimi (implantation)
  • Iyonlarla yuzey sertlestirme
  • Plastic yuzeylerin hassas islenmesi ve zar uretimi

Bu endustriyel islemleri gerceklestirmek icin asagidaki hizlandirici cesitleri kullanilmaktadir:

  • Elektrostatik bir asamali (single-stage) hizlandiricilar
  • Iyon hizlandiricilari
  • Cockcroft-Walton ve Dynamitron
  • Van de Graaff Hizlandiricilari

Medikal Uygulamalar

  • Izotop uretimi
  • Pozitron emisyon tomografisi
  • Saglikli dokuya zarar vermeden, derindeki tumorlere dogrusal hizlandiricilardan elde edilen X-isinlari ile mudahale
  • Proton terapisi
  • Iyon terapisi

Temel Arastirmalar

  • Yuksek enerji fizigi
  • Nukleer fizik
  • Parcacik demetleri kullanilarak malzeme analizi
      • Rutherford geri-sacilmasi (RBS)
      • Parcaciklarla x-isini yayimi uyarilmasi (PIXE)
      • Nukleer reaksiyon analizi (NRA)
      • Elastik geri tepme deteksiyonu (ERD)
      • Yuklu parcacik aktivasyon analizi (CPAA)
      • Hizlandirilmis kutle spektroscopisi (AMS)
      • Kapsamli x-isini absorbsiyonu ince yapisi (EXAFS)

  • Kristallerin ve molekullerin yapilarini aciklamak icin kullanilan teknikler
      • Kirinim

  • Sinkrotron isinimi kaynaklari

Sinkrotron ışınımı kullanım alanları konusunda Hamburg’ta kurulmuş DESY (Deutsches Elektronen Syncrotron, Alman Elektron Sinkrotronu) laboratuvarı bünyesinde bulunan HASYLAB (Hamburger Synchrotron Laboratory) incelenecektir.HASYLAB ulusal bir kullanıcı araştırma laboratuvarıdır. DORIS ve PETRA depolama halkalarındaki pozitronların yayınladığı sinkrotron ışınımı, temel ve uygulamalı araştırmalarda pek çok şekilde 80 civarında enstrüman ile 40 deney istasyonunda kullanılmaktadır. Üniversite, endüstri ve hükümet laboraruvarlarının araştırmacıları HASYLAB’ta, tıp uygulamaları kadar, fizik, biyoloji, kimya, kristalografi, malzeme ve yer bilimleri alanlarında da inceleme ve araştırmalar yapmaktadırlar. Bu bölümde bu demet hatlarından bazılarına örnekler verilmiştir.

DORIS halkasındaki A1 demet hattı, X-ışını Soğurma Spektroskopisinin (XAS) çeşitli tipleri için eğici magnet demet hattıdır. Spektroskopi demet hattının, en önemli bölümü monokromatördür. A1, Si(111) ve Si(311)channel cut kristaller kullanmaktadır. (111) kristali kullanılarak 2.4 - 17 keV (311) kristal kullanılarak 6-32 keV enerji aralığı kapsanmaktadır.

DORIS halkasının A2 demet hattında zayıf saçılma örneklerinde zaman çözünürlüklü ölçümler için küçük açı X-ışını difraktometresi kulanılmaktadır. Difraktometre konuma duyarlı dedektörler kullanmakta ve sentetik polimerler gibi hafif elementler içeren örnekler için uygun olan 0.15 nm sabit dalgaboyunda çalışmaktadır.

DORIS halkasının BW1 demet hattında sıvı yüzeylerde (grazing) küçük geliş açılı kırınım ve x-ışını yansıtıcılığı deneyleri yapılmaktadır. Sıvı yüzeyler üzerindeki Langmuir tekli katmanlarından küçük açı kırınım ve yansıma üzerinde çalışılmaktadır. BW2 demet hattı yüzey kırınımı, fotoemisyon ve mikro tomografi gibi çeşitli deneysel teknikler için 2.4-25 keV’lik geniş enerji aralığında yüksek şiddette monokromatik demet elde etmek üzere tasarlanmıştır. Adı geçen bu demet hatlarının yanısıra DORIS halkası sahip olduğu 42 demet hattı ile 80 kullanıcı laboratuvarına hizmet vermektedir.

  • Serbest elektron lazeri kaynaklari

Serbest elektron lazerleri (SEL) mor ötesinden x-ışınları bölgesine kadar olan geniş bir bölgede elde edilebilmektedir. SEL’ler bu geniş spektral bölgede sürekli ayarlanabilirlik, atma yapısı ve kutuplanma gibi özellikleriyle geleneksel lazerlerden ayrılmaktadır. SEL ışınımı, biyolojik, biyomedikal, yoğun madde ve malzeme bilimlerinde kullanım alanları bulmaktadır. Bu alanlardaki çalışmalar, malzemelerin terahertz dinamiği, yoğun fazlı sistemlerdeki dinamik süreçlerin incelenmesinde doğrusal olmayan titreşimsel kızıl ötesi spektroskopisi, gaz fazı spektroskopisi ve spektrometresi için kızıl ötesi çoklu foton iyonizasyonu, beyin cerrahisi, medikal kızıl ötesi SEL kullanarak göz cerrahisi ve malzemelerin ve nano boyutlardaki süreçlerin karakterizasyonu için mor ötesi foto-yayınım elektron mikroskopisini içermektedir. Elektron demetlerinden elde edilen lazer demetinin kullanildigi uygulamalari ozetlemek gerekirse:

1. Atom, Molekül ve Cluster Fiziği:

Çoklu uyarılmalar, X-ışını saçılmasıyla zaman çözünürlüklü yapı belirleme, Cluster titreşimleri ve reaksyonları, Cluster erimesi ve faz geçişleri

2. Plazma Fiziği:

X-ışını atmalarına hidrodinamik tepki, Denge dışı plazmalar, Plazma görüntüleme, Elastik olmayan x-ışını saçıması, Plazma kinetiği

3. Katıhal Fiziği:

Moleküler magnetler, Nanoyapılı malzemeler, Yüzeylerde ve arayüzeylerde magnetizma, Engellenmiş ve/veya düzensiz spin sistemleri, Magnetik domain, yüzey ve ince filmler , Nanoyapıların femtosaniye magnetizması, Faz geçişleri, Yüksek sıcaklık ve basınç fazları, Şok dalgası yüksek basınç durumları, Yoğun maddede çoklu foton uyarılmaları, Si-Ge heteroyapılarında spin uyarılmaları

4. Yüzey ve Arayüzey Çalışmaları:

Yüzeylerden zaman çözünürlüklü x-ışını kırınımı, Sıvı ve yumuşak arayüzeyler, Düşük boyutlarda kollektif uyarılma

5. Malzeme Bilimi:

Sert maddeler, Polimerler, Nanomalzemeler

6. Kimya:

Femtokimya, Analitik katıhal kimyası, Heterojen kataliz

7. Yaşam Bilimleri:

Geçiş simetrisiz makromoleküler topluluklar, Mikro ve 2D kristaller, Biyomoleküllerin fonksiyonları, Makromoleküllerin dinamiği

8. Doğrusal Olmayan Süreçler ve Kuantum Optiği:

Doğrusal olmayan optik ve kuantum optiği, Temel yüksek alan bilimi, Atom optiği, Faz eylem çekimi (conjugation)

Agir Iyon Fuzyonu

Atiklarin geri-donusumu

referanslar:

  • an introduction to Particle Accelerators, Edmund Wilson, ISBN 0 19 850829 8
  • Edwards, et al, 2003. Free electron laser based biophysical and biomedical intrumentation. Review of Scientific Instruments, 74; (7) 3207-3244.
  • Edwards, G. S. Allen, S. J. Haglung, R. F. Nemanich, R. J. Redlich, B. Simon, J. D. and Yang, W. C. 2005. Applications of free electron lasers in the biological and material sciences. Photochemistry and Photobiology, 81, 711-735.
  • http://www.desy.de/html/home/index.html

EĞİTİM

Eğitim Yöntembilimleri (Teknolojileri)

EPPOG(The European Particle Physics Outreach Group) MASTERCLASSES

Her yıl CERN’e üye yaklaşık 20 ülkeden 70 üniversite ve araştırma merkezine hemen hemen 4000 lise öğrencisi parçacık fiziğinin gizemini çözmek için  bir araya geliyor. CERN’de aktif çalışan  uzman ve üniversite öğretim üyeleri tarafından hazırda bulunan öğrencilere parçacık fiziği deneylerinde elde edilen verileri nasıl analiz edebilecekleri bilgisi veriliyor. Her günün sonunda uluslar arası araştırma ve işbirliğinde olduğu gibi katılımcılar, sonuçlarını karşılaştırmak ve tartışmak için video konferanslara katılırlar. Örneğin 2008’in EPPOG Masterclasses’ı 28.02.08-14.03.08 tarihleri arasında yapıldı. Bu program EPPOG tarafından EVO teknolojisiyle enstitülerdeki öğrenciler arasında iletişim sağlamaktadır. EVO teknolojisi sadece üye olan grup ve kişilerin internet üzerinden erişebildiği ve insanların mekandan bağımsız olarak katılıp idia, görüş ve eleştirilerini paylaşabildiği bir sistemdir. Bu teknolojinin, gelecekte öğrencinin evinden çıkmadan alabileceği bir eğitim sisteminin kaynağı olabileceği inancını taşımaktayım. 

Yaparak yaşayarak öğrenme yöntemi, en önemli öğrenme yöntemlerinden birisidir. CERN’e üye üniversite ve araştırma merkezlerine bir günlük gibi kısa bir süre için gelen lise öğrencileri söz konusu merkezlerdeki laboratuvarları kullanarak analiz yöntemlerini öğrenirler. Böylece öğrenciler bu laboratuvarlarda kullanılan son teknolojik gelişmelerden haberdar olurlar. Aynı zamanda akranları olan diğer ülkelerdeki öğrencilerle işbirliği yapma ve iletişim kurma imkanına kavuşurlar.

Referanslar:

http://eppog.web.cern.ch/eppog/

http://www.scienceinschool.org/

Çıraklık

Stajyerlik ve yaz öğrencisi programları

Özel Sektörde AR-GE


DİĞER


Arkeometri

Arkeometri, insanlığın kültür tarihini anlamada arkeologlara yardımcı olabilmek için antik eserlerin ve materyallerin pozitif bilim yöntemleriyle incelenmesidir.

Arkeometri, geçmiş yaşamı anlamaya ve yeniden kurmaya çalışan arkeolojiye doğru bilgi almasında yardım eden ve önemi giderek artan bir bilim dalıdır. Arkeometri genel bir tanım olarak, arkeolojinin, doğa bilimleriyle bağlantısını kuran bir yöntemdir ve gelişimi de arkeolojiden çok doğa bilimlerinin gelişmesine bağlıdır.

Antik eserlerin nasıl, ne zaman, nerede, kimler tarafından ve ne için yaratıldığını anlayabilmek amacıyla arkeologlar çok çeşitli alanlardan uzman kişilerin yardımını istemektedirler. Arkeometri, fen bilimleriyle arkeolojinin ilişkisine de denebilir. Arkeolojiyi tarihten uzaklaştırıp doğa bilimlerine yaklaştıran da arkeometridir. Örneğin arkeologlar kazılarda buldukları organik maddelerin yaşını belirlemek için karbon 14 yöntemiyle tarihleme yaparlar. Bu yöntem doğrudan doğruya arkeologların kendi başlarına yapabileceğinden daha karmaşıktır.

Arkeometrinin işlevi ise, genel olarak, optik (hava fotoğrafı, fotogrametri vb.) ve jeofiziksel (rezistivite, elektrik sondası vb.) yöntemlerle ören yerlerinin saptanması; radyoaktif (karbon 14, potasyum-argon, termolüminesans, elektron spin rezonans vb.) ve radyoaktif olmayan (arkeomanyetizma, obsidien hidrasyonu, dendrokronoloji, palinoloji vb.) yöntemlerle yaş tayini ve mutlak tarihlendirme yapılması; radyoaktif (nötron aktivasyonu, atomik soğurma spektrometresi vb.) ve bazı fiziksel yöntemlerle (optik mikroskobi, x-ışını floresansı, kızılötesi soğurma vb.) hammadde saptanması; paleoantropoloji, arkeobotanik, arkeozooloji, toprak analizleri, jeomorfolojik ve jeokronolojik yöntemlerle doğal çevre, biyolojik ortam ve nüfus gibi koşulların belirlenmesi; çeşitli kimyasal ve fiziksel analizlerle restorasyon ve konzervasyon yapılmasında yardımcı olunması; matematiksel kümeleme ve serileme yöntemleriyle tipolojik sınıflandırmanın ve teknolojik düzeyin belirlenmesidir.

Malzeme Bilimi

Metalurji, metal ve alaşımların, cevher veya metal içeren hammaddelerden, kullanım sürecine uygun kalitede üretilmesini, saflaştırılmasını, alaşımlandırılmasını, şekillendirilmesini, korunmasını, ve "üretim - kullanım" ömrü içindeki çevresel kaygı ve sorumlulukları da dikkate alarak, insanların ihtiyaçlarına cevap verecek özellikte ve biçimde hazırlanmasını hedef alan bilim ve teknoloji dalıdır.

Metalürji, üretim metalürjisi ve fiziksel metalürji olmak üzere iki ana dala ayrılmaktadır. Üretim metalürjisi, gerek doğada mevcut cevherlerden, gerekse metal içeren hammaddelerden veya ikincil kaynaklardan (hurda, artıklar, baca tozları, vs.) fiziksel ve kimyasal yöntemlerle saf metallerin veya alaşımların üretimi konularını kapsar. Fiziksel metalurji, metallerle birlikte seramikleri (porselen, fayans, tuğla, kiremit, cam, ateş tuğlası, refrakter malzemeler, özel sermetler, vb. malzemeleri), organik yapı malzemelerini (bilhassa polimerler gibi plastikleri, kauçuk maddesini), çimento, ahşap, fiber ve kompozit malzemeleri, elektrik-elektronik ve manyetik malzemelerini, dişçilik ve tıpta kullanılan malzemeleri, yakıt malzemelerini ve bunların özelliklerinin geliştirilmesini ve üretimini inceleyen bilim dalıdır.

Metalürji ve Malzeme Mühendisliği günümüzde kimya, makina, inşaat, uzay-uçak, elektrik-elektronik, çevre ve tıp alanlarına yayılmış çok disiplinli bir bilim ve teknoloji dalı olarak gelişmesini sürdürmekte ve verimlilik, enerji ve hammadde üçlüsü ile uyum içinde olan üretim süreçlerinin sektöre kazandırılmasında önemli rol oynamaktadır. Son yıllarda Metalürji ve Malzeme Mühendisliğindeki gelişmeler, genel olarak metalürjik proseslerin optimizasyonu, nümerik simülasyon ve modelleme üzerine yoğunlaşırken, çevresel metalürji uygulamalarında da, çevre kirliliğine yol açmayacak nitelikte atılabilir atık üretmek, de-metalize edilmiş (metal iyonlarından arındırılmış) çözeltiyi kullanılabilir su halinde sisteme geri döndürme şeklinde atık su de-metalizasyonu, ikincil kaynakların yeniden değerlendirilmesine yönelik reaktör ve proseslerin tasarımı (ve geliştirilmesi) gibi konular önde gelmektedir.

Metalürji ve Malzeme Mühendisleri, herhangi bir malzemenin üretimi için gerekli planları yapar ve uygulanmasını denetlerler. Ayrıca, mühendislik tasarım gurubunun üyesi olarak, malzeme seçme, önerme ve kullanımının denetimi gibi görevlerinin yanısıra özel amaçlara yönelik malzemeler tasarlarlar.

Metalürji ve malzeme mühendisleri, aşağıda belirtilen sanayi dallarında faaliyet gösteren kamu veya özel sektör kuruluşlarında katki yapabilir:

  1. Hizlandirici teknolojisi

  2. Demir-Çelik sanayi

  3. Demir-Dışı metal üretim sanayi

  4. Cam, seramik ve refrakter sanayi

  5. Döküm sanayi

  6. Savunma sanayi

  7. Makine imalat sanayi

  8. Otomotiv ve otomotiv yan sanayi

  9. Uçak ve gemi imalat sanayi

  10. Plastik teknolojisi

  11. Kaynak malzemeleri üretimi sanayi

  12. Metal şekillendirme ve işleme sanayi

  13. Yüzey işlemleri ve kaplama sanayi

  14. Elektrik-Elektronik malzeme üretimi

  15. Manyetik malzeme üretimi

  16. Biomedikal malzeme üretimi

  17. Kalite kontrol ve gözetim şirketleri





Protokol


Topic attachments
I Attachment History Action Size Date Who Comment
PNGpng davranisin_belirlenmesi.png r3 r2 r1 manage 323.9 K 2008-05-19 - 15:53 OzgurCobanoglu  
PNGpng denemeDuzenegi.png r5 r4 r3 r2 r1 manage 324.9 K 2008-05-19 - 15:48 OzgurCobanoglu  
PNGpng denetim_sistemi.png r2 r1 manage 51.7 K 2008-05-19 - 15:52 OzgurCobanoglu  
PNGpng litografik_maske_tasarimi.png r3 r2 r1 manage 752.0 K 2008-05-19 - 15:51 OzgurCobanoglu  
PNGpng mimari_tasarimi.png r3 r2 r1 manage 105.4 K 2008-05-19 - 15:51 OzgurCobanoglu  
PNGpng sayisal_sistem_benzetimi.png r2 r1 manage 320.7 K 2008-05-19 - 10:54 OzgurCobanoglu  
PNGpng sayisal_sistem_benzetimi2.png r3 r2 r1 manage 261.8 K 2008-05-19 - 15:52 OzgurCobanoglu  
PNGpng transistor_seviyesinde_devre_tasarimi.png r3 r2 r1 manage 118.0 K 2008-05-19 - 15:51 OzgurCobanoglu  
Edit | Attach | Watch | Print version | History: r43 < r42 < r41 < r40 < r39 | Backlinks | Raw View | WYSIWYG | More topic actions
Topic revision: r43 - 2008-11-01 - FarukDiblen
 
    • Cern Search Icon Cern Search
    • TWiki Search Icon TWiki Search
    • Google Search Icon Google Search

    CERNTR All webs login

This site is powered by the TWiki collaboration platform Powered by PerlCopyright &© 2008-2019 by the contributing authors. All material on this collaboration platform is the property of the contributing authors.
Ideas, requests, problems regarding TWiki? Send feedback