FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yayın Türü "Doctoral Thesis" ile FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAl2O3-BaO-CaO-SiO2 dörtlü sisteminde katı halde faz bağıntıları(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984) Topçu, Emine ; Tulgar, H. Erman ; 2095 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringAİ2O3 - BaO - CaO - Si02 dörtlü sistemini oluşturan Aİ2O3 - CaO - SİO2; BaO - CaO - SİO2; AI2O3 - BaO - CaO ve Aİ2O3 - BaO - SİO2 üçlü sisteminin katı halde faz bağın tıları incelenmiş olup, deneysel çalışmalar iki grup içinde yürütülmüştür. Birinci grup deneysel çalışmalar içinde ikili denge diyagramları tek tek ele alınmış ve herbir sistemde varolan ara kimyasal bileşikler ayrı ayrı incelenmiştir. İkinci grup deneysel çalışmalar içerisinde ise, üçlü denge diyagramları tek tek ele alına rak Alkemade doğru ve üçgenlerinin durumu saptan mıştır. Araştırma konusu dörtlü sistemin Alkemade doğru ve üçgenlerinin saptanmasında Philips marka (PW 1140/90) X-ışınları difraktometresi kullanıl mıştır. X-ışınları difraktometre cihazı, bakır hedef maddeli X-ışınları tübü ile 40 Kv-30 mA de çalıştırılmıştır. II Kristal yapıdaki kimyasal bileşiklerin X- ışınları difraktometresi ile incelenmesinde ön görülen ana prensip, her kristalin maddenin bir diğerinden farklı karakteristik bir diyagram ver mesi esasına dayanır. İncelemesi yapılan numune nin birden fazla kimyasal bileşik içermesi ha linde elde edilen X-ışınları diyagramında, her- bir kimyasal bileşiği simgeleyen karakteristik çizgiler bulunacaktır. Alkemade doğrularının birbirini keseme- yeceği ve gerçek bir Alkemade doğrusunda Alkemade doğrusunun köşelerini oluşturan kimyasal bileşik lerin karakteristik X-ışınları verilerinin, söz konusu Alkemade doğrusu üzerinde alınan herhangi bir alaşımda var olması gerektiği hususları, araştırma boyunca göz önünde tutulmuştur. Gerçek olduğu varsayılan bir Alkemade üçgeninin içinde ise seçilen herhangi bir numunenin X-ışınları verilerinin, söz konusu Alkemade üçgeninin köşe lerini oluşturan kimyasal bileşiklerin X-ışınları verilerinden ibaret olması gerekmektedir. Numune de başlangıç maddelerinin veya iki (Alkemade doğ rusu) ve üçten (Alkemade üçgeni) fazla kimyasal bileşiğin X-ışınları verilerinin bulunması ha linde, denge koşulları yerine getirilememiş de mektir. Bu durumda numunenin yeniden öğütülerek farklı ısıl işlemlere tabi tutulması gerekir. Bu amaçla araştırma sırasında, 1200 C sıcaklığa kadar Heraeus marka KR-170 tipi, 1500 C sıcaklığa kadar Heraeus marka KS-120 tipi ve 1700°C sıcaklığa kadar Lindberg marka CP-IR tipi fırın kullanılmıştır. Alkemade doğru ve üçgenlerinin saptanması amaciyle hazırlanan 400 den fazla numunede tar tım hata oranı İ %0,01 mertebesinde tutulmuştur. Ill Aİ2Û3, BaO (BaC03), CaO (CaCC^) ve SİO2 oranları hesaplanan ve tartımları yapılan numuneler, agat havan içerisinde öğütülüp karıştırılarak platin krözelerde ve atmosfer basıncı altında ısıl iş leme tabi tutulmuştur. Pırından çıkartılarak soğutulan herbir numune tekrar öğütülmüş ve daha önce saptanan ergime sıcaklığının 50 ilâ 100°C altındaki bir sıcaklıkta yeniden bir ısıl işleme tabi tutulmuştur. Denge koşullarının sağlana bilmesi amaciyle farklı sıcaklıklarda ısıl iş leme tabi tutulan numuneler, değişik zaman ara lıklarında fırından çıkartılarak öğütülmüş ve yeniden fırına verilmiştir. Reaksiyon tamamla nıncâya kadar sürdürülen bu işlemlerden sonra, numune fırında soğutulmuş ve agat havan içeri sinde toz haline getirilerek X-ışınları difrak siyon diyagramları alınmıştır. Deneysel çalışmalar sonunda elde edilen sonuçlar 13 madde halinde özetlenmiştir.
-
ÖgeAmonyum Halojenler Ve Sıvı Kristallerde Faz Geçişlerinin İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Tüblek, Aytekin ; Yurtseven, Hamit ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringAmonyum halojenlerdeki düzenli-düzensiz faz geçişlerinde gözlenen üçlü kritik noktalar, mikroskopik bir model çerçevesinde incelendi. Modelde elektrostatik etkileşmeler üzerine kurulmuş bir hamiltonyen kullanılarak, amonyum klorür kristalinin değişik basınç koşullarındaki paralel düzenli-düzensiz faz geçişleri, geliştirilmiş bir ortalama alan teorisi ile hesaplandı. Kristalin paralel düzenli-düzensiz faz geçişinde, üçlü kritik noktanın bu teori ile gözlenebilmesi için, amonyum iyonunun tetrahedral simetrisinin hesaba katılması gerektiği gösterildi. Bu sonuçlar ışığında, amonyum halojenlerde gözlenen birinci derece faz geçişlerine, indüklenen dipol alanlarındaki dalgalanmalar ile birincil düzen parametresi çiftleniminin neden olduğu varsayılarak, bir Landau serbest enerji açılımı önerildi. Serbest enerji açılımındaki parametreler, deneysel faz diyagramları kullanılarak belirlendi. İkinci olarak, nematik-smektik A-smektik C noktası bulunan bazı ikili sıvı kristal karışımlarının indirgenmiş ortak faz diyagramı ve nematik-smektik A-smektik C* (ferroelektrik smektik C) noktası bulunan bir ikili sıvı kristal karışımı için Landau serbest enerjisi açılımları kullanıldı. Serbest enerji açılımlarındaki parametreler, deneysel faz diyagramları kullanılarak belirlendi.
-
ÖgeAmorf ferromagnetik şeritlerin mekanik faktörler altında basamaklı histeresis eğrileri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Birkök, H. Gülay Algül ; Kamer, Orhan ; 100768 ; Fizik Mühendisliği ; Physics Engineering1. Giriş Pozitif magnetositriksiyona sahip amorf şeritler Titreşen Örnek Magnetometresi kullanılarak incelenmiştir. Örneğe, burulma, boyuna gerdirme ve şeridin uzun ekseni boyunca doğru akım uygulandığında histeresis eğrileri basamaklı karakter gösterir. Eğrilerin şekli ve uygulanan mekanik faktörler arasındaki ilişki hem deneysel olarak hem de gerçekçi bir model ile araştırılmıştır. 2. Deneysel Metot Örnekler (2 mm x 96 mm x 25 um) ticari Metglas FeevCoıgBuSi (2605CO), Fe4oNi38Bi8Mo4 (2826MB) ve Fe77Cr2Bı6Sİ5 (2605S3) amorf şeritlerdir. Bu örneklerin magnetositriksiyon katsayıları 10-3 0x1 0"6 'dır. Amorf şeritlerin histeresis eğrileri el yapımı Titreşen Örnek Magnetometresi ile ölçülmüştür. Fiber-camdan yapılmış olan örnek tutucu, burulma (n(7t/4)/96 rad mm"1, n = 1,....,8) ve boyuna gerdirme kuvvetinin uygulanmasını sağlamaktadır. Örnek, uzun bir solenoidin ekseni boyunca sinusoidal olarak düşük frekansta (20-23 Hz) titreştirilmiştir. Algılayıcı-bobinler, özellikle uzun örneklerin ölçülmesi için tasarlanmıştır. Magnetik alan, 0.7 A m^'lik adımlarda değiştirilip, ve 0.01 Am^'lik bir duyarlılıkla ölçülmüştür. 3. Deneysel Sonuçlar Birinci grup ölçümlerde, burulmanın histeresis eğrilerine olan etkisi incelenmiştir. Burulma açısının artması ile histeresis eğrileri genişlemekte; büyük ve simetrik basamaklar ortaya çıkmaktadır. Basamak sayısı ile burulma açısı arasında doğrudan bir bağıntı görülmemiştir. İkinci grup ölçümlerde, gerdirmenin histeresis eğriler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Uygulanan gerginliğin artması ile histeresis eğrileri genişlemekte; basamaklar yok olmakta ve düşük alanlar da mıknatıslanma doyuma ulaşmaktadır. xı Üçüncü grup ölçümlerde, elektrokimyasal olarak inceltilmiş örnekler incelenmiştir. Örneklerin kalınlıkları düştüğünde, eğriler genişlerken basamakların sayısı değişmemektedir. Dördüncü grup ölçümlerde, şeridin uzun ekseni boyunca geçirilen doğru akımın histeresis eğrileri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Şerit boyunca geçirilen doğru akım histeresis eğrilerinin kaymasını ve asimetri oluşmasını sağlamaktadır. 4. Model Önerilen mikromagnetik model, şeritteki magnetik moment dağılımının hesaplanmasına dayanmaktadır. Bu modele göre: 1. Örnek, ara-kesiti boyunca aynı büyüklükte küçük bölgelere bölünmüştür. 2. Her bölge, kolay-eksenin örneğin uzun ekseni boyunca uygulanan dış magnetik alan ile yaptığı a açısı ve anizotropi sabiti-K ile karakterize edilmiştir. 3. Farklı bölgeler arasında magnetostatik ve değiş-tokuş etkileşmelerinin olmadığı varsayılmıştır. Böylece her küçük bölgenin sahip olduğu toplam indirgenmiş enerji, örnekten doğru akım geçirilmediğinde 9 McH ti =- cos2 (9 -a) ^-cosG (1) K. ve örnekten doğru akım geçirildiğinde M H M H cos (9- a) ^- cosG ^-^sinG K K (2) olarak verilmektedir. Burada 8 açısı söz konusu bölgenin mıknatıslanma vektörü ile dış magnetik alan H ile yaptığı açı, a ise kolay-eksen ve şeridin uzun eksenine paralel dış magnetik alan arasındaki açıdır. Hx, örnek boyunca geçirilen doğru akımın meydana getirdiği enine magnetik alandır. Her bölgenin mıknatıslanmaya olan katkısı, örnekten doğru akım geçirilmediğinde (2) ve örnekten doğru akım geçirildiğinde (3) ile verilen indirgenmiş enerjilerin 9 açısına göre minimizasyonu ile bulunmakta; ve bu katkılar toplanarak model histeresis eğrileri elde edilmektedir.
-
ÖgeAmorf Merromanyetik Tellerde Mıknatıslanma Süreçleri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-01-14) Erdoğan, Muzaffer ; Kamer, Orhan ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada, çifte kararlılık için sınır uzunluğu aşan (10cm) amorf tellerde manyetik histeresis döngülerinin, tele uygulanan yerel alan ve mekanik ezmeler ile kontrol edilebildiği gösterilmiştir. Ortasından ezilmiş bir telin ölçülen DC manyetik histeresis döngüsünün, sınır uzunluğun altındaki tellerde olduğu gibi, her iki yönde de orta kısımda görülen basamaklı bir gevşemenin ayırdığı iki Barkhausen sıçramasından oluştuğu görülmüştür. Bu davranışın kökeninde telin ezilen kısımlarında manyeto elastik etkileşmelerden dolayı telin uçlarındakilere ek olarak bir pinning merkezi oluştuğu, bilgisayar ortamında gerçekleştirilen benzetim ile gösterilmiştir. Böylece ezilen tel, birbirine bitişik, eş eksenli, sınır uzunluğun altında, ve birbiri ile etkileşen iki telden oluşmuş gibi davranmaktadır. Telin bir bütün olarak ters mıknatıslanmasında uçlarda ve merkezinde gerçekleşen manyetik bölge parçalanması başat bir rol oynamıştır. Bu modele dayanarak hesaplanan histeresis döngüleri deneysel döngülerle uyum göstermiştir.
-
ÖgeAn observational study of accreting millisecond X-ray pulsars: from accretion to the rotation powered stages(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Güngör, Can ; Ekşi , Kazım Yavuz ; 444246 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringDüşük kütleli X-ışını çiftleri, bir bileşeni tıkız nesne $-$ beyaz cüce, nötron yıldızı ya da kara delik $-$ diğer bileşeni ise Güneş kütlesinden daha düşük kütleli bir yıldız ($M_{\rm c}~\lesssim~1\,M_{\odot}$) olan, birbirlerine kütle çekimsel olarak bağlı ve ortak kütle merkezi etrafında dolanan çift sistemlerdir. Bu tür sistemlerde gözlenen ışıtmanın kaynağı düşük kütleli bileşenden tıkız nesne üzerine aktarılan kütlenin çekimsel potansiyel enerjisinin X-ışın akısına dönüşmesidir. Düşük kütleli yıldız, evrimi sonucunda kendi eşpotansiyel yüzeyini doldurur ve birincil Lagrange noktasından tıkız nesnenin eşpotansiyel yüzeyi içerisine madde aktarır. Bu mekanizma Roche Lob taşması olarak isimlendirilir. Kütle aktarımı yapan yıldızın kendi ekseni etrafında dönmesi ve kütle merkezi etrafında dolanması kaynaklı sahip olduğu açısal momentumunun sonucu olarak, aktarılan madde doğrudan tıkız nesne üzerine düşmek yerine etrafında bir toplanma diski oluşturur. Tıkız nesnenin manyetik alanı, açısal dönme hızı ve etrafında oluşan diskin morfolojisi, kütle aktarımının gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini veya nasıl gerçekleşeceğini belirler. Bu olguya disk$-$manyetosfer etkileşiminin evreleri denir. Disk$-$manyetosfer etkileşim evreleri şu şekilde özetlenebilir; \textit{(i) Kütle aktarım evresi:} Eğer toplanma diskinin iç yarıçapı, $R_{in}$, eşdönme yarıçapından, küçük ise madde, manyetik alan çizgilerini takip ederek nötron yıldızının manyetik kutuplarına akar. \textit{(ii) Pervane evresi:} Eğer diskin iç yarıçapı eş dönme yarıçapından büyük ışık silindiri yarıçapından, küçük ise diskin dış kısımlarından diskin iç kısımlarına doğru taşınan maddenin tamamı merkezkaç bariyerinden dolayı yıldız üzerine düşemez, fakat bir kısmı manyetik kutuplara akabilir. Bu aşamada yıldız üzerine düşen madde miktarı kütle aktarım aşamasına göre oldukça düşük olduğu için X-ışını akısında düşüş gözlemlenmesi beklenir. \textit{(iii) Radyo pulsarı evresi:} Eğer diskin iç yarıçapı ışık silindiri yarıçapından büyük ise disk ve manyetosfer arasında herhangi bir etkileşim söz konusu değildir ve kütle aktarımı gerçekleşmez. Dolayısıyla bu aşamada gelen X-ışını akısı, akan maddenin gravitasyonel enerjisi kaynaklı değildir. Bu evredeki X-ışın akısının kaynağı nötron yıldızı dönme hızının yavaşlaması yani dönme kinetik enerjisi kaybıdır. Milisaniye Pulsarları, 1 -- 10 milisaniye mertebesinde dönme dönemine sahip görece yaşlı nötron yıldızlarıdır. İzole bir nötron yıldızı oluşumundan itibaren açısal momentum kaybeder. Çift yıldız sistemlerinde ise nötron yıldızı kütle aktarımı neticesinde açısal momentum kazanır. Bu süreç, tüm yaşamı boyunca üzerine madde aktarımı gerçekleşmiş bir milisaniye pulsarının milyar yıllık evrimidir. Yıldız bu milyar yıllık evrim boyunca disk $-$ manyetosfer etkileşim evrelerini geçirir. Düşük kütleli X-ışın çiftlerinin bir alt dalı olan kütle aktarımlı milisaniye pulsarları, milyar yıllık bu evrim sürecini, gözlenebilir zaman aralıklarında çevrimsel olarak tekrarladıkları için nötron yıldızı disk etkileşimin evrelerinin $-$ \textit{kütle aktarımı, pervane, radyo pulsarı} $-$ anlaşılması adına eşi bulunmaz birer laboratuvar niteliği taşırlar. Kütle aktarımlı milisaniye pulsarları X-ışın ışık eğrilerinde çevrimsel parlamalar gösterirler (Aql~X--1 örneğinde yaklaşık her yıl bir parlama). Tipik bir çevrim, X-ışını ışık eğrisinde, sakin evre (quiescent) ve parlama (outburst) evresi olarak iki ayrı bölümden oluşur. Parlamalar, hızlı akı artışı ve üstel bir iniş kolu olarak kendini gösterirler. Çoğu parlamanın iniş kolunda akı azalış hızının birden arttığı bir kırılma mevcuttur. Bu kırılma, bazı çalışmalarda kütle aktarım aşamasından pervane aşamasına geçiş olarak yorumlanmıştır. X-ışın ışık eğrisinde görülen bu kırılmadan sonraki akı değerinin hala sakin evre akı değerinden yüksek olduğu düşünülürse madde aktarımının kütle aktarım evresindeki kadar yüksek miktarda olmasa da hala devam ettiği sonucuna varılır. Gözlenen X-ışın akısının büyük bir çoğunluğu nötron yıldızı kutuplarına akan maddenin kütle çekimsel potansiyel enerjisinden kaynaklansa da diskin iç kısımlarının da bu akıya katkısı vardır. Başka bir değişle, gözlenen akı kutuplardan ve diskin iç ısımlarından gelen toplam akıdır. Pervane aşamasında diskin dış kısımlarından iç kısımlarına taşınan maddenin ne kadarlık bir kısmının ($f \equiv \dot{M}_{\ast}/\dot{M}$) yıldızın kutuplarına yağdığının gözlemsel yollarla araştırılabilmesi için önce kutuplardan gelen akı toplam akıdan ayrıştırılarak sadece kutuplardan gelen akı için X-ışın ışık eğrisi oluşturulmalıdır. Bu tez çalışmasında, kütle aktarımlı milisaniye pulsarlarında disk $-$ manyetosfer \hbox{etkileşim} evrelerinin X-ışın ışık eğrisiyle ilişkilendirilmesi, özellikle pervane aşamasında yıldız üzerine yağan kütle miktarının diskin dış kısımlarından iç kısımlarına taşınan madde miktarına oranının hesaplanması ve farklı sistemlerde bu mekanizmanın nasıl işlediğinin araştırılması amaçlandı. İlk olarak en bilinen kütle aktarımlı milisaniye pulsarlarından biri olan Aql~X--1'ın parlamaları incelendi. Aql~X--1, parlamaları X-ışını uyduları aracılıyla 20 yılı aşkın bir süredir takip edilen, X-ışında parlak ve her yıl parlama gösteren bir kaynak olması sebebiyle parlama sınıflarının araştırılması için oldukça uygun bir kaynaktır. Öncelikle, {\it Rossi X-ray timing explorer} (RXTE) X-ışın uydusu üzerine konuşlanmış {\it all-sky monitor} (ASM) ve {\it uluslararası uzay istasyonu} (ISS) üzerine konuşlanmış {\it monitor of all-sky X-ray image} (MAXI) dedektörlerinden Aql~X--1'a ilişkin tüm parlaklık verisi kullanılarak 20 yıllık X-ışın ışık eğrisi oluşturuldu. Daha sonra, parlamaların morfolojik olarak karşılaştırması adına, bu süreçte görülen tüm parlamalar, başlangıç zamanınlarına göre kalibre edilerek üst üste çakıştırıldı. Bunun sonucunda, Aql~X--1'da görülen parlamaların, {\it zaman -- akı} uzayında gelişi güzel dağılmak yerine, ulaştıkları maksimum akı değerleri ve parlama sürelerine göre üç ana sınıfta toplandıkları görüldü; \textit{(i)} {\ $\sim$~50 -- 60} gün süren ve $\sim$~37 -- 61 cnt/s akı değerine ulaşan parlamalar. \textit{(ii)} {\ $\sim$~40 -- 50} gün süren ve $\sim$~13 -- 25 cnt/s akı değerine ulaşan parlamalar. \textit{(iii)} $\sim$~20 gün süren ve $\sim$~17 -- 25 cnt/s akı değerine ulaşan parlamalar. Belirlenen bu üç sınıf arasındaki farkların daha detaylı ortaya çıkarılabilmesi için parlamaların akı değerlerinin zaman türevinin evrimi ve akı $-$ akı türevi faz$-$uzayındaki davranışı incelendi. Bu sınıfların arkasındaki fizik ancak gözlemlerin detaylı analizleri sonuçları çıkarılabilir. Bu noktada, \mbox{Aql~X--1'ın} \textit{i}. sınıfa ait 2000 ve 2011 parlamalarının ve \textit{ii}. sınıfa ait 2010 parlamasının RXTE/\textit{proportional counter array} (PCA) verisinin tayfsal analizi yapıldı. Tayf modeli olarak XSPEC tayf analiz programında tanımlı olan, ısısal ve ısısal olmayan sıcak plazma salmasını birlikte temsil eden EQPAIR modeli kullanıldı. Bu modele ayrıca, salma demir (Fe K$\alpha$) çizgisini temsil eden Gauss bileşeni eklendi. Tayf analizi sonucunda bu üç parlamanın ışık eğrisi ve modelde kullanılan serbest parametrelerin $-$ korona optik derinliği ($\tau$), kaynak foton karacisim sıcaklığı ($kT_{\rm bb}$) ve X-ışın sertlik oranı ($l_{\rm h}$) $-$ zaman içerisindeki evrimleri elde edildi. Bu çalışmanın sonucunda, maksimum akı değerleri ve süreleri farklı olan bu üç parlama grubu için, fiziksel parametrelerin zaman içerisinde aynı trendi takip ettikleri görüldü. Bu bilginin ışığında farklı sınıflara ait parlamaların aynı fiziksel olgunun farklı şiddetlerde gerçekleştiği sonucuna ulaşıldı. Bu tez çalışmasında ayrıca, disk $-$ manyetosfer etkileşim evrelerinden pervane evresine yoğunlaşıldı ve parlamaların X-ışın ışık eğrileri iniş kolunda görülen kırılmanın kütle aktarımı aşamasından pervane aşamasına geçiş olduğu kabulü yapılarak, bu evrede yıldız üzerine yağan madde miktarının diskin iç kısımlarına aktarılan madde miktarına oranını, sadece, yıldızın dönme frekansının diskin iç kısımlarındaki Kepler frekansına oranı olan boyutsuz bir parametreye (\textit{dönme hızı} parametresi, $\omega_{\ast}$) bağlı bir fonksiyon olarak $f=\dot{M}_{\ast}/\dot{M}=f(\omega_{\ast})$) belirlenmesini sağlayan bir yöntem geliştirildi. Bu yöntemde, X-ışın ışıtma değerleri kütle oranı \textit{f}'e, parlamanın zaman ölçeği ise dönme hızı parametresine dönüştürülerek parlamanın ışık eğrisi birimsiz $f - \omega_{\ast}$ uzayında temsil edildi. Bu da, farklı maksimum parlaklık değeri ve farklı sürelere sahip parlamaların karşılaştırılabilmesi olanağı sağlamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, Aql~X--1'ın 2000 ve 2011 parlamalarının RXTE/PCA dedektöründen alınan verisinin ve 2013 parlamasının {\it Swift gamma-ray burst mission/X-ray telescope} (SWIFT/XRT) dedektöründen alınan verisinin tayfsal analizi yapıldı. Tayf modeli olarak, manyetik kutuplardan gelen akıyı temsil eden \textit{karacisim}, ısıtılmış diskin iç bölgesinden gelen katkıyı temsil eden \textit{disk karacisim} ve demir çizgisini temsil eden \textit{Gauss} modellerinin kombinasyonu kullanılarak sadece manyetik kutuplardan, başka bir deyişle sadece yıldız yüzeyine akan maddenin kütleçekimsel potansiyel enerjisinden kaynaklı akı için ışık eğrisi oluşturuldu. Elde edilen bu ışık eğrilerine geliştirdiğimiz model uygulanarak bu üç parlama için $f=f(\omega_{\ast})$ elde edildi ve sonuç olarak farklı şiddet ve sürelerde gerçekleşen bu üç parlamanın $f - \omega_{\ast}$ uzayında aynı evrimi geçirdikleri ve tek bir sistem için $f$ fonksiyonunun evrensel bir fonksiyon olması gerektiği tartışıldı. Bu tez çalışmasının planı şu şekildedir: 1.~bölümde nötron yıldızları, nötron yıldızı ailesi, X-ışın çiftleri ve daha spesifik olarak kütle aktarımlı milisaniye pulsarlarının fiziksel yapısı hakkında temel bilgi verildi. 2.~bölümde ise bu tez çalışması kapsamında verileri kullanılan X-ışın gözlemevleri tanıtıldı. 3.~bölümde milisaniye X-ışını pulsarlarında görülen parlamaların kaç farklı şekilde gerçekleştiği incelendi ve Aql~X--1'ın parlamaları için geliştirilen yeni bir sınıflama tanıtıldı. Bu konuda ayrıca, tayfsal modelleme yardımıyla farklı sınıfların arasındaki fiziksel ilişkiler araştırıldı. 4.~bölümde, pervane aşamasında nötron yıldızının manyetik kutuplarına yağan madde miktarının gözlemsel yöntemlerle hesaplandığı yeni bir yöntem tanıtıldı ve bu yöntemin farklı parlamalara uygulamaları sunuldu. Son olarak, elde edilen tüm bulgular ve araştırılan yöntemler 5.~bölümde özetlendi.
-
ÖgeAtomik Bose-Einstein Yoğuşuk Maddesinde Ultra Yavaş Işığın Dağınımı Ve Dalga Klavuzlanması(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Tarhan, Devrim ; Postacıoğlu, Nazmi ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBose-Einstein yoğuşuk maddesini uyumlu optik bilgi işlemleri için dinamik hafıza aleti olarak araştırdık. Özellikle, yoğuşuk maddede depolama zamanı içinde çok yavaş optik vurumlar(darbeler) analiz edildi. Yüksek dereceden dağınım özellikleri hesaba katarak yoğuşuk maddede optik darbelerin ilerlemesini modelledik. Bu çalışmada atomik sistemin konuma bağlı olarak değişen yoğunluğu, sıcaklık ve atomik çarpışmaların şiddetine göre değişen yoğunluk profili de dikkate alındı. Yapılan sayısal ve analitik hesaplar ile kısa darbenin genişlemesini sıcaklığa, konuma ve atomik çarpışmalara göre analiz ettik. Bir optik darbe yoğuşuk madde içinde rezonans frekansında elektromanyetik olarak indüklenmiş saydamlık etkisi ile çok yavaş ilerletilebilir. Hızı son derece yavaş olduğundan sistem optik bilgiyi saklama için kullanılabilir. Sınırlı parametreler için uyumlu optik bilgi hafıza kapasitesi bulundu. Radyal yöndeki yoğunluk profilini dikkate alan ve fiber optikte eğimli indeks fiber profili ile yoğuşuk maddenin kırılma indisini modelledik. Ayrıca madde içinde çok yavaş optik darbeler gözlendi. Bu da rezonans olmayan elektromanyetik olarak indüklenmiş saydamlık koşulları altında gerçekleşti. Yoğunlaşmış maddenin taşıyabileceği mod sayısını hem analitik hem de sayısal olarak irdeledik. Ayrıca optik vurumların Bose-Einstein yoğuşuk (BEY) maddesinde ilerlemesinde üç boyutlu etkileri ve optik modların sayısındaki bağ koşulları incelendi. Kırılma indisi arttırılması durumunda daha çok optik modun (BEY) maddesinde taşınabileceğini gösterdik. Mod sayısının sıcaklığa bağlı değişimini inceledik. Kuvantum uyumluluk sayesinde, deneysel parametreleri kullanarak mod sayısının kontrol edilebileceğini gösterdik. Ayrıca tek ve çok mod koşulları analitik olarak bulundu. Analitik sonuçlar, sayısal sonuçlarla kontrol edildi. Ek olarak, kısa optik darbelerin Bose-Einstein yoğuşuk maddesinde ilerlemesinde ikinci dereceden dağınım etkisini ve nonlineer optik Kerr etkisini inceledik. Kerr nonlineer katsayısının darbe genişliği olan darbe üzerinde etkisi incelendi.
-
ÖgeBentonit Ve Montmorillonit Dispersiyonlarının Reolojik, Viskoelastik Ve Kolloidal Özellikleri Üzerine Organik Ve İnorganik Tuzların Etkisi(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Alemdar, Ayşe ; Güngör, Nurfer ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada, elektrolit, yüzeyaktif ve non-iyonik polimer ilavesinde bentonit ve montmorillonit dispersiyonlarının yapısı reolojik, viskoelastik ve kolloidal parametreler yardımı ile tanımlanmıştır. Elektrolit ilavesi ile yapılan ölçümlerde dispersiyonların yapısı plastik viskozite, akma gerilme değeri, elastik modül, viskoz modül ve tersinir elastik komplianz gibi reolojik ve viskoelastik parametreler yardımı ile; eletrolit tipine, katı oranına ve montmorillonitin partikül büyüklüğüne bağlı olarak belirlenmiştir. Tersinir elastik komplians değerinin büyüklüğüne bağlı olarak dispersiyonların sol jel ve sediment fazları elektrolit konsantrasyonunun fonksiyonu olarak birbirinden ayrılmıştır. Bentonit dispersiyonlarının stabilitesine organik katkıların etkisini incelemek için anyonik (sodyum dodesil sülfat), katyonik (setil trimetil amonyum bromid) yüzeyaktif ile non-iyonik bir polimer (polietilen glikol) kullanılmıştır. Dispersiyonlarda partiküllerin etkileşme tavırlarını belirlemede önemli bir yöntem olan reoloji ölçümlerinin yanında zeta potansiyel ve Infrared spektroskopisi ölçümleri de yapılmıştır. Çalışmalar neticesinde anyonik yüzeyaktif ve non-iyonik polimerin sistemi stabilize edici yönde, katyonik yüzeyaktifin ise bentonit dispersiyonlarını floküle edici yönde etki ettiği sonucuna varılmıştır.
-
ÖgeBerry Ayar Alanları Cinsinden Dirac Sistemleri Ve Bir Topolojik Yalıtkanın Efektif Alan Kuramı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-23) Yunt, Elif ; Dayı, Ömer Faruk ; 10060258 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBerry ayar alanları cinsinden Dirac sistemleri ve zaman tersinmesi altında değişmez bir topolojik yalıtkanın etkin alan kuramı incelenmiştir. Dirac sistemleri ya da diğer bir ismi ile Dirac-benzeri sistemler, kütleli ve ya kütlesiz Dirac Hamilton fonksiyonu ile betimlenen yoğun madde sistemleridir. Tezde incelenen Dirac sistemleri zaman tersinmesi altında değişmez kalan topolojik yalıtkanlardır. Topolojik yalıtkanlar, iç kısımlarında yalıtkan olmalarına rağmen iletken kenar durumlarına sahip olan ve topolojik değişmezler ile karakterize edilen sistemlerdir. \\ Maddenin simetri kırılması ile sınıflandırılması bilinmektedir. Katı-sıvı- gaz sistemleri öteleme simetrisinin kırılması ile, manyetik malzemeler, dönme simetrisinin kırılması ile ve süperiletkenlik ayar simetrisinin kırılması ile betimlenmektedir. Topolojik yalıtkanın betimlemesi simetri kırılması ile verilememektir ve böylece topolojik yalıtkan, topolojik olarak betimlenen maddenin yeni bir fazı olarak ortaya çıkmıştır. Sıradan yalıtkan topolojik olarak bakıldığında trivial bir yapıda olmasına rağmen topolojik yalıtkan trivial olmayan bir yapıdadır. Topolojik yalıtkan kavramının ortaya çıkması esas olarak kuantum Hall olayının topolojik bir faz olduğunun anlaşılması ile başlamıştır. \\ Klasik Hall olayında dış bir manyetik alan içerisinde ilerleyen yüklü parçacıklar, manyetik alana ve ilerleme yönüne dik bir elektrik alan ve yük akımı oluştururlar. Oluşan yük akımı ile dik elektrik alanın oranı Hall iletkenliği ile verilir. Hall iletkenliği, dış manyetik alan ile sürekli ve doğru orantılı olarak artar. İki boyutlu etkileşmeyen elektron sisteminde düşük sıcaklık ve yüksek manyetik alan altında meydana gelen kuantum Hall olayında ise kuantum Hall iletkenliği $\frac{e^2}{h} \ '$ nin tamsayı katları olacak şekilde kuantize değerler almaktadır. Enine iletkenlikteki bu kuantizasyon $10^9$ mertebesinde hassastır. Safsızlıklardan etkilenmemektedir. Kuantum Hall sisteminin oluşumu herhangi bir simetri kırılması ilkesi ile verilememiştir. Kuantum Hall iletkenliğini betimleyen kuantize tamsayının topolojik bir değişmez olduğunun gösterilmesi ile beraber kuantum Hall sistemi topolojik fazların ilk örneği olarak ortaya çıkmıştır. Topolojik değişmezler, ilgili topolojik uzaya ait olan ve sürekli deformasyonlar altında değişmez kalan sayılardır. Kuantum Hall olayının, topolojik fazların ilk örneği olarak ortaya çıkması ile yoğun madde sistemlerinin incelenmesinde geometri ve topoloji önem kazanmaya başlamıştır. İki boyutlu bir sistem olan grafen yapraklarında yük taşıyıcıların etkin olarak kütlesiz Dirac denklemini sağladığının gösterilmesi de bu gelişmede önemli bir aşama olmuştur. Zira, Dirac Hamilton fonksiyonunun topolojik özellikleri, yankı uyandıran bu gelişmeler olduğunda halihazırda önemli bir araştırma konusuydu. Berry ayar alanları, Dirac Hamilton fonksiyonu ile betimlenen yoğun madde sistemlerinin topolojik yapısını incelemek için kullanılmıştır. Berry ayar alanından elde edilen Berry eğriliği topolojik bir değişmez olan Chern sayısının hesaplanmasını sağlar. Zaman tersinmesine sahip bir topolojik yalıtkanın Chern sayısı sıfırdan farklı çıkmaktadır. \\ Teorik altyapıyı oluşturmak icin öncelikle graphene üzerindeki kütlesiz $2+1$ boyutlu Dirac Hamilton fonksiyonunun çıkarımı verilmiştir. En yakın komşu etkileşmesi içeren sıkı bağlanma Hamilton yoğunluğundan başlayarak, Dirac noktaları etrafında ve sürekli limitte kütlesiz $2+1$ boyutlu Dirac Hamilton fonksiyonu elde edilir. Grafen, karbon atomlarından oluşan iki boyutlu altıgen bir örgü yapısına sahiptir. Altıgen Brillouin bölgesinin kenar noktaları Dirac noktaları olarak adlandırılır. Grafenin kuramsal açıdan önemi, enerji dağınım bağıntısının Dirac noktaları civarında lineer olması ve bu noktalar civarında yapılan yaklaşıklık ile elektronların grafen üzerinde etkin olarak $2+1$ boyutlu kütlesiz Dirac denklemini sağlamasıdır. Foldy-Wouthuysen dönüşümü, Dirac Hamilton fonksiyonunu köşegenleştirmeye yarayan bir dönüşümdür. Foldy-Wouthuysen dönüşümü kullanılarak bir ayar alanı tanımlanabilir. Bu saf bir ayar alanıdır ve ilgili eğrilik özdeş olarak sıfırdır. Foldy- Wouthuysen dönüşümü ile edilen ayar alanının pozitif enerji özdurumları üzerine izdüşümü alınırak Berry ayar alanı ve Berry ayar alanı kullanılarak ilgili Berry eğriliği tanımlanır. Bu şekilde Berry ayar alanı ve Berry eğriliği herhangi bir boyutta tanımlanabilir. $2+1$ boyutta Berry eğriliğinin entegrali birinci Chern sayısını verir. $4+1$ boyutta Berry eğriliği uygun bir şekilde entegre edilerek ikinci Chern sayısı elde edilir. \\ Dirac-benzeri denklem sağlayan fiziksel sistemler için kuantum spin Hall etkisinin incelemesi yarı klasik bir formulasyon ile yapılmıştır. Bu incelemede diferansiyel formlar kullanılmıştır. Kullanılan yarı klasik formulasyonda, klasik faz uzayı değişkenleri olan konum ve momentum dinamik serbestlik değişkenleri iken spin dinamik bir serbestlik derecesi olarak alınmamıştır. Spin, kullanılan yarı klasik formulasyonun matris değerli büyüklükler içermesinde kendini göstermektedir. Herhangi bir boyutta Dirac denkleminin pozitif enerji çözümleri kullanılarak kurulan dalga paketi yoluyla dalga paketinin dinamiğini betimleyen 1-form elde edilmiştir. Bu 1-form kullanılarak herhangi bir boyuttaki simplektik 2-form elde edilmiştir. $2+1$ boyutlu simplektik 2-form ve Liouville denklemi kullanılarak, yarı klasik hareket denklemleri elde edilmiştir. Bu hareket denklemlerinin yardımıyla, faz uzayı ölçüsü, konum ve momentumun zaman evrimleri için klasik faz uzayı değişkenleri konum ve momentum cinsinden yarı klasik denklemler elde edilmiştir. Spin Hall akımı faz uzayı ölçüsü ve konumun zaman evrimi ile tanımlanmıştır. Formulasyon, anomal kuantum Hall etkisi, Rashba spin yörünge etkileşmesi içeren ve içermeyen Kane-Mele modeli üzerinden örneklenmiştir. Rashba spin yörünge etkileşmesi içeren ve içermeyen Kane-Mele modeli örneklerinde kuantum seviyesinde spinin korunup korunmadığından bağımsız olarak spin Hall iletkenliğine gelen temel katkının spin Chern sayısı ile verildiği gösterilmiştir. Spin Chern sayısı, yukarı spin taşıyıcıları ile ilgili Chern sayısı ile aşağı spin taşıyıcıları ile ilgili Chern sayısının farkının yarısı olark tanımlanır. \\ Kane-Mele modeli, zaman tersinmesi simetrisine sahip $2+1$ boyutlu içsel spin yörünge etkileşmesi içeren grafen modelidir. Bu teorik model, grafende spin yörünge etkileşmesi sayesinde spin Hall olayının gerçekleşebileceğini öngörmektedir. Kane-Mele modeli, zaman tersinmesi simetrisine sahip topolojik yalıtkanların ilk örneğidir. Matematiksel olarak, spin yörünge etkileşmesi Dirac Hamilton yoğunluğunda kütle benzeri bir terim olarak ortaya çıkmıştır. Bu kütle benzeri terim Dirac noktaları için ters işaretli olarak gelmektedir. Ayrıca her Dirac noktasında, yukarı spin taşıyıcıları ve aşağı spin taşıyıcıları için iki ayrı Hamilton fonksiyonu mevcuttur. Spin yörünge teriminin yol açtığı enerji aralığını geçen kenar durumları kuantum spin Hall olayının oluşmasını sağlar. Kuantum spin Hall iletkenliği, topolojik olarak korunan kenar durumları vasıtasıyla taşınan ters spin akımlarının zıt yönlü ilerlemesi ile gerçekleşmektedir ve sistemin Hamilton yoğunluğunun zaman tersinmesi simetrisine sahip olmasını gerektirmektedir. Bu model, grafendeki içsel spin yörünge etkileşmesinin çok küçük olmasından dolayı fiziksel olarak gerçeklenebilir olmamasına rağmen, zaman tersinmesi altında değişmez kalan topolojik yalıtkanların teorisinin oluşmasını sağlamıştır. Kane-Mele modeli için Foldy-Wouthuysen dönüşümleri kullanılarak Berry ayar alanı ve ilgili Berry eğriliği hesabı yapılmıştır. Ayrıca Rashba spin yörünge etkileşmesi içeren Kane-Mele modeli incelenmiştir. Rashba spin yörünge etkileşmesi ilgilenilen spin yönündeki korunumunu bozar. Sadece içsel spin yörünge etkileşmeli Kane-Mele modelinden en büyük farkı budur. Rashba spin yörünge etkileşmesi içeren Kane-Mele modeli için hem enerji özdurumları bazında hem de ilgilenilen spin bileşeninin özdurumları bazında Berry ayar alanı hesabı ve ilgili Berry eğriliği hesabı yapılmıştır. Bu model için, ilgilenilen spin bileşeninin köşegen olduğu bazda Berry eğriliği de köşegendir. Dolayısıyla spin Hall iletkenliği hesaplanabilmiştir. Kullanılan yarı klasik formulasyon ile, $2+1$ boyutta spin Hall iletkenliği hem elektrik alanda hem Berry eğriliğinde lineer olan konumun zaman evriminden elde edilmiştir. Bu anomal hız terimi herhangi bir $d+1$ boyutta mevcuttur. \\ Ayrıca, $2+1$ ve $4+1$ boyutta Chern-Simons kuramı ve bir boyut indirgeme yöntemi ile topolojik yalıtkanların alan kuramsal bir incelemesi sunulmuştur. Chern-Simons eylemleri, dış ayar alanları içeren Dirac eylemlerinin etkin alan kuramları olarak ortaya çıkar. Etkin alan kuramı, ilgili yol entegralinde fermiyon serbestlik dereceleri entegre edilerek elde edilir. Öncellikle, $2+1$ boyutta zaman tersinme simetrisi içermeyen kuantum Hall olayının topolojik alan kuramı incelenmiştir. $2+1$ boyutlu zaman tersinmesi simetrisine sahip bir topolojik yalıtkanın etkin alan kuramı $2+1$ boyutlu Chern-Simons kuramı ile verilmiştir. $2+1$ boyutlu Chern-Simons kuramı birinci Chern sayısı ile orantılıdır ve $2+1$ boyutlu Chern-Simons eyleminden elde edilen akım ifadesinde birinci Chern sayısı yer alır. Boyutsal indirgeme yöntemi kullanılarak ve yük kutuplanması açıkca elde edilerek $2+1$ boyutlu Chern-Simons kuramından elde edilen $1+1$ boyutlu bir kuram sunulmuştur. Daha sonra temel topolojik yalıtkanı betimlediği gösterilen $4+1$ boyutlu Chern-Simons kuramı incelenmiştir. $4+1$ boyutlu kütle benzeri terim içeren Dirac kuramının Foldy-Wouthuysen dönüşümü kullanılarak elde edilen Berry ayar alanı ve ilgili Berry eğriliğinin hesabı ayrıntılı olarak sunulmuştur. Bu Berry ayar alanı Abelyen olmayan bir ayar alanıdır. İlgili Berry eğriliği kullanılarak ikinci Chern sayısı hesaplanmıştır. $4+1$ boyutlu zaman tersinmesi simetrisine sahip bir topolojik yalıtkanın etkin alan kuramı $4+1$ boyutlu Chern-Simons kuramı ile verilmiştir. $4+1$ boyutlu Chern-Simons kuramının katsayısı ikinci Chern sayısı ile orantılıdır ve $4+1$ boyutlu Chern-Simons eyleminden elde edilen akım ifadesinde ikinci Chern sayısı yer alır. Bu etkin alan kuramından boyut indirgeme yöntemi kullanılarak $3+1$ ve $2+1$ boyutlu kuramlar elde edilmiştir. Grafendeki kuantum spin Hall olayından esinlenerek, $3+1$ boyutta yitimsiz spin Hall akımına yol açan, zaman tersinme simetrisine sahip kuramsal bir topolojik yalıtkan modeli öne sürülmüştür. $2+1$ boyutlu indirgenmiş eylemde yer alan ayar alanlarının açık formu elde edilmiştir. Modelin zaman tersinme simetrisi açıkca gösterilmiştir. Sunulan ayrıntılı çıkarımlar topolojik yalıtkanların $\mathbb{Z}_2$ sınıflandırılmasını takip edilebilir bir şekilde tartışılmasını sağlamaktadır. Bu bölümde sunulan yaklaşımın Foldy-Wouthuysen dönüşümünün pertürbatif olarak geçerli olduğu etkileşim içeren Dirac sistemlerine de genelleştirilmesi prensipte mümkündür.
-
ÖgeBilgisayarlı Hesaplama Yöntemleri İle Beş Boyutlu Uzayzamanlarda Dalga Denklemlerinin İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-01-08) Birkandan, Tolga ; Hortaçsu, Mahmut ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringGenel görelilikte kullanılan instantonlar, Yang-Mills denklemlerinin sonlu eylem çözümleri olan Yang-Mills instantonlarına karşılık gelen çözümlerdir. Weierstarss’ın genel yerel en-küçük yüzeyler çözümü, genel bir instanton metriği verir. Nutku helikoit metriği de bu genel metriğin helikoit en-küçük yüzeyine karşılık gelen özel bir durumudur. Dirac ve Laplace denklemleri dört boyutlu durumda Mathieu fonksiyonları cinsinden çözülebilir. Bir zaman koordinatı metriğe doğrudan eklenirse çözümler, literatürde yüksek boyutlu çözümlerde karşılaşılan çift konfluent Heun fonksiyonları olurlar. Bir dönüşüm yardımıyla Mathieu denkleminin tekillik yapısı elde edilir. Beş boyutlu durum, bu dönüşüm sayesinde Mathieu fonksiyonları cinsinden ifade edilebilir. Zaman koordinatından gelen ek terimle birlikte, radyal ve açısal kısımlar değişik sabitler içerdiğinden, dört boyutlu durumdaki gibi bir ilerletici yazmak için bu fonksiyonların toplanması oldukça zorlaşır. Metriğin orijinde bir eğrilik tekilliğine sahip olması, bu bölgenin dışarılanmasını gerektirir. Bu da uygun sınır koşullarının kullanımını önemli kılar. Tek sayılı boyutlarda, Atiyah, Patodi ve Singer tarafından tanımlanmış olan yerel olmayan spektral sınır koşulları, topolojik engeller sebebiyle zorunludur. Çift sayılı boyutlarda yerel sınır koşulları kullanılabilse de, Dirac operatörünün gama-5 ve yük eşleniği simetrilerinin korunması isteniyorsa yerel olmayan spektral sınır koşulları kullanılmalıdır. Bu problemde sınır koşulları uygulanırken Atiyah-Patodi-Singer formalizmi kullanılmıştır. Manifoldun sınırında yazılan denklemler, sınır tanımlanmadan yazılan denklemlerden daha tekildir ve bu da çözümü zorlaştırır. Bilgisayar, denklemlerin çıkarılması ve analizlerinde yoğun olarak kullanılmıştır. Newman-Penrose formalizmini kullanan bir Maple paketi, çalışmadaki analitik hesapları yapmak için geliştirilmiştir. Paket ayrıca instanton metrikleri için tam bir Newman-Penrose hesaplayıcısı olarak kullanılabilir.
-
ÖgeBiyolojik Hücrelerin Holografik Optik Tuzaklama Ve Raman Spektroskopi Kullanılarak Bir Mikroakışkan Kanal İçerisinde Ayrıştırılması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-03-2) Parlatan, Uğur ; Başar, Günay ; 10141315 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringTek hücrelerin araştırılması hayati önem taşır çünkü nüfustan gelen ölçüm, nüfusta her bireyi temsil etmeyen ortalama bir değer verir. Ayrıca, arzu edilen hücre tipinin sıralanması ve bazen sayılması, o hücrenin derişiminin bir ölçüsüdür. Bu tür mikro ölçekli ölçümler bazen, örneğin hücre döngüsü, hücre sinyalleşme süreçlerini izlemek için gereklidir. Bu sebeple, önce bir holografik optik cımbızlama seti (HOT) kurulumu yapılmıştır. Bu kurulum, İstanbul Teknik Üniversitesi Lazer Spektroskopi Laboratuvarı'nda mevcut optik cımbızlama setinin genişletilmesi ile kurulmuş ve ilerleyen ölçümler için İstanbul Üniversitesi Lazer Spektroskopi Laboratuvarı'nda yeniden bir set kurularak ölçümler alınmıştır. Araştırma projesi kapsamında (İTÜ BAP – proje no 37851) satın alınan Holoeye Pluto BB marka SLM, bir çift yarık girişimi interferometrik düzeneği kullanılarak kalibre edildi. SLM ekranının bir tarafı siyah tutulup, diğer tarafında grilik seviyeleri 0-255 arasındaki değerlerle değiştirilerek faz ölçümleri yapıldı. Üretilen faz farkı – grilik seviyesi eğrisi lineer olana kadar gerilim seviyeleri değiştirildi. Son olarak gama düzeltmesi yapılarak kalibrasyon tamamlandı. Kalibre edilmiş SLM, daha sonra HOT sistemine yerleştirilerek 4-f düzeneği kuruldu. HOT ve spektroskopi ile ilgili tüm görevleri gerçekleştirmek üzere bir Graphical User Interface (GUI) MATLAB'da tasarlanmış ve programlanmıştır. Hologramlar, Gratings and Lenses algoritması kullanılarak, HOT programı yardımı ile hesaplandı. HOT programı, girdi olarak örnek düzlemindeki parçacıkların olması istenen konumunu alır. Deney düzeneğimizde kullanılan kamera doğrudan yazılım ile ilişki kuramadığından, yazılım üzerinde kamera ile aynı çözünürlükte oluşturulan ekran ile kameradaki hareketler eşlenerek uzamsal kalibrasyon yapıldı. Bu sayede yazılım üzerindeki çerçeve üzerinden örnek düzlemindeki konumlar elde edilebildi. HOT deneylerinde kullanılan algoritmalar polistiren (PS) test parçacıkları ile test edildi. HOT yazılımı tarafından oluşturulan dört adet spot örnek düzleminde test parçacıklarının tuzaklanması için kullanıldı. Dört tuzaktan oluşan bu PS parçacığı dizisi, yazılım tarafından Raman spektrum ölçüm bölgesine yönlendirildi. Yazılım, spektrometre ile iletişim kurduktan sonra bir saniye süre ile tek bir spektrum alır. Bu spektrum, CCD pikselleri y-ekseninde bölünerek her bir dilimden gelen sinyal ayrı ayrı ele alınacak şekilde işlendiği için (multi-track), her parçacığın bireysel Raman spektrumlarını elde bir seferde elde etmiş olur. Bu spektrumlar, PS parçacıkları ve maya hücreleri kullanılarak hazırlanmış olan veri kümesiyle karşılaştırılır. Bu karşılaştırmada kıstas ölçüm ile veri kümesi arasındaki korelasyon katsayısıdır. Önceden belirlenen eşik değerlere göre korelasyon katsayısının değeri sınıflandırma için gereken ölçütü belirler. Bu ölçüt kullanılarak parçacıklar her bir sınıf için atanan bölgelere doğru yazılım tarafından ilerletilir. Başlangıç, ölçüm ve sınıflandırma sonrası son konumlar daha önceden belirlenmiş değerler olup, program bu değerleri kullanarak parçacıkları konumlandırır. Gidilecek konumlar daha önceden belirli olduğundan anlık hologram hesaplama yerine, önceden hesaplanmış hologramların kullanılması da tuzaklama ve ayrıştırma verimini oldukça artırmıştır. Maya hücreleri ve E.coli hücreleri kullanılarak biyolojik hücrelerin test Raman ölçümleri düşük pozlama sürelerinde sinyal seviyelerini araştırmak için yapılmıştır. Örnek E.coli ve pozlama süresi bir saniye olduğunda parçacıkların sınıflandırılması için ölçüm sistemimizin yeterli sinyali vermediği görüldü. E.coli hücreleri ile sinyal elde edilebilmesi için eşik pozlama süresi değeri 30 saniye yeterli oldu. Bununla birlikte, maya hücreleri kısa pozlama sürelerinde daha iyi yanıt verdi. Maya hücreleri ile bir saniyelik ölçümlerde önemli bantları ortaya çıkmıştır. Korelasyon katsayının eşik değerinin ayarlanması ile mayalar için bir saniyelik ölçümler için ayrıştırma deneyinin mümkün olduğu görülmüştür. Bu göz önüne alındığında, sınıflandırma testi deneyleri maya hücreleri ve PS parçacıklar kullanılarak yapılmıştır. PS parçacıkları ile maya hücrelerinden oluşan karışık bir çözeltide, sekizli spot dizisi dördü Raman spektrumları ölçüm bölgesinde, dördü de yazılım ekranın sol kenarında daha sonra ölçülmek üzere bekleyen tuzaklardır. İşlemin başlamasıyla birlikte ölçüm bölgesindeki tuzaklardan sinyal alınır. Ölçüm ve sonrasında yapılan sınıflandırmaya göre, parçacıklar ölçüm hücresinde daha önce tanımlanan konumlara yönlendirilir. Bu yönlendirme sırasında iki türlü parçacık iki farklı köşeye gider. İlk grup hareketini tamamladıktan sonra, ikinci grubun hareketine başlamasıyla birlikte ekranın sol tarafında bekleyen dörtlü grup ölçüm bölgesine doğru hareket eder. Bu döngü kullanıcı durdurana kadar devam eder. Bu deneylerde, sınıflandırma başarı ile yapıldı. Raman spektroskopisi ile embriyo kalitesinin belirlenmesine yönelik bir çalışma İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden Dr. Ercan Baştu ile işbirliği içinde yapılmıştır. Bu çalışmada, embriyo canlılığını değerlendirmek için objektif bir yöntem bulunması amaçlanmıştır. Değerlendirme embriyoların yetiştiği atık kültür sıvılarından yapılmıştır. Hipotez, atık sıvısında en çok besin tüketen embriyonun en iyi gelişim göstereceği idi. Bu amaçla gönüllü kişilerden alınan örnekler ortalama 30 µL'lik hacimlerle İTÜ Lazer Spektroskopi laboratuvarına sıvı azot tankı içerisinde getirildi. Örnek hacmi küçük olduğundan, Raman hacmini büyütmek ve ölçümlerden en iyi sinyali alabilmek için disk şeklinde bir ölçüm hücresi üretildi. 16'sı hamilelik aşamasına geçemeyen, 15'i hamilelik aşamasına geçebilen 31 embriyo atık sıvısı örneğinden, 30 saniye pozlama zamanı ile arka arkaya 20 ölçüm, bu ölçüm hücresi içinde alınmıştır. Her atık sıvı ölçümünden önce saf su ölçümü ve sonrasında tolüen ölçümü alınmıştır. Tolüen ölçümü kalibrasyon aşamasında kullanılırken, saf su ölçümü, arka plan düzeltilmesi için kullanılmıştır. Ölçümler normalize edilmiş ve taban çizgileri üçüncü derece bir polinom taban profiline uydurularak çıkarılmıştır. Önişlem yapılmış spektrumlara bant bileşen analizi uygulanmış ve bu yöntem ile elde edilen bant alanlarına ve tüm bant oranlarına bir Mann-Whitney U testi uygulanmıştır. En önemlisi 903/942 cm-1 bant alanı oranı olarak bulunmuştur. Bu oranlara K-ortalama kümeleme analizi uygulanarak sınıflandırması yapılmıştır. Bu sınıflandırma sonucu, bu ölçümlerin duyarlılığı ve özgünlüğünün sırasıyla,% 93 ve% 77 olduğunu göstermiştir. Bu çalışma içerisinde ayrıca fenilalanin, valin, glutamin, alanin, arjinin, tirozin, triptofan, glisin, prolin, serin, histidin, prolin, glutamat, ve sistein amino asitlerinin sulu çözeltilerinin Raman spektrumları ölçülmüştür. Bu ölçümler incelendiğinde, glutamin, glisin ve prolin'in 903 cm-1 civarında ve valin'in 942 cm-1 civarında kendine ait en şiddetli bantlarının bulunduğu tespit edildi. Bunlar arasında, glutamin ve glisin literatüre göre embriyo gelişimine en çok katkı yapan amino asitlerdir. Bu sonuç en önemli bant oranının 903/942 cm-1 olduğu sonucumuzla uyum içerisindedir.
-
ÖgeBiyopolimer/kil Nanokompozitlerinin Üretimi Ve Karakterizasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-01-28) Canbaz, Ebru Gunıster ; Gungor, Nurfer ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringTıpta, endüstrinin pek çok farklı alanında kullanılmakta olan biyopolimerlerin özelliklerini daha da iyileştirmek ve geliştirmek amacıyla yapılan araştırmalar, inorganik bir malzeme olan kilin katkı maddesi olarak kullanılmasının çok olumlu neticeler verdiğini göstermiştir. Polimerlerin fiziksel ve mühendislik özellikleri, az miktarda kil katkısı ile bile geliştirilebilmektedir. Bu başarılı sonuca kilin tabakalı kristal yapısı ve karakteristik olan pekçok özelliği neden olarak gösterilebilir. Kilin polimer içerisinde nano boyutta dağılımı; kil ve polimer arasında kil/polimer nanokompozitlerin üstün özelliklerinin temel nedeni olan çok kuvvetli bir etkileşim sağlar. Bu tez çalışmasında amacımız pek çok farklı kullanım alanı bulunan kitosan biyopolimerinin özelliklerini tabakalı yapıdaki montmorillonit kili katkısı ile geliştirmektir. Kil tanelerinin kitosan içinde en ideal şekilde dağıtılarak iki bileşenin en iyi şekilde etkileşebilmeleri için uygun koşullar reolojik, elektrokinetik ve morfolojik yapı çalışmaları ile araştırılmıştır. Bir montmorillonit kil numunesi; sedimantasyon, santrifuj, diyaliz, kurutma ve öğütme işlemleri ile saflaştırılmış ve boyutları küçültülerek saf kil (SMt) elde edilmiştir. Hidrofilik yapıda olan SMt kilinin kitosan biyopolimeri ile optimum etkileşimini sağlamak amacı ile, kil katyonik bir yüzeyaktif olan hekzadesiltrimetil amonyum bromür (HDTABr) ile modifiye edilerek organofilik yapıya dönüştürülmüş ve HDTABr/SMt (OSMt) organokili elde edilmiştir. Saflaştırılmış kil numunesi olan SMt ve bu numunenin HDTABr katyonik yüzeyaktifi ile etkileştirilmesi ile elde edilen OSMt organokilinin su bazlı dispersiyonları mikro yapı, reoloji ve elektrokinetik ölçümlerle karakterize edilmiştir. SMt ve OSMt killerinin kitosan polimeri ile etkileştirilmesi ile oluşan film kompozitlerin mikro yapıları, optik geçirgenlikleri ve termal dayanımları X ışını difraksiyonu (XRD) analizi, geçirimli elektron mikroskobu (TEM), termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), ultaviyole/görünür spektrofotometri (UVS), Fourier transform infrared (FTIR) analizleri gibi klasik yöntemlerle belirlenmiştir. Sonuçta sentezlenen filmlerde kilin yapraklanmış veya tabakalaşmış yapılar şeklinde dağıldığı, kitosan polimerinin termal stabilitesinin kil ve organokil katkısı ile bir miktar arttığı saptanmıştır. Ayrıca filmlerin sert ve kırılgan özelliğinin giderilmesi, elastikliklerinin arttırılması için yapılan gliserin ilavesinin optik geçirgenliği azaltması nedeniyle; filmlerde UV geçirgenliğinin engellenmesi için gliserin kullanılabileceği anlaşılmıştır.
-
ÖgeCeo2-tio2 (ceo2-zro2) İnce Filmlerinin Oluşturulması, Optik, Yapısal Ve Bazı Elektrokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Ghodsı, Farhad E. ; Tepehan, Fatma Z. ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada sol-gel yöntemi ile değişik fiziksel ve kimyasal koşullarda (yaşlanma, pH, döndürme ve daldırma kaplama metodaları, ısıl işlem sıcaklığı ve Ce/Ti mol oranı ) oluşturulan CeO2-TiO2 (CeO2-ZrO2) ince filmlerinin optik, elektrokimyasal ve yapısal özellikleri incelendi. Değişik pH, Ce/Ti mol oranı, döndürme ve daldırma hızları, katman sayısı ve ısıl işlem sıcaklığında CeO2-TiO2 ince filmleri, Ce/Zr mol oranı 50/50 olan sol den değişik döndürme ve daldırma hızları, katman sayısı ve ısıl işlem sıcaklığında CeO2-ZrO2 ince filmleri oluşturuldu. CeO2-TiO2 ince filmlerinin optik sabitleri (kırma indisi, absorpsiyon ve söndürme katsayısı) ile paketlem yoğunluğu yaşlanma zamanının ilk haftalarında belirgin bir değişiklik gösterirken son haftalara doğru (9-11. hafta) sabit bir duruma gelmektedir. pH, Ce mol miktarı ve daldırma hızının azalmasıyla ve döndürme hızı, katman sayısı ve ısıl işlem sıcaklığının artmasıyla bu optik sabitler ve paketleme yoğunluğu artmaktadır. Film kalınlığı yaşlanma zamanı, katman sayısı, döndürme ve daldırma hızının azalmasıyla ve pH, Ce mol oranı, ısıl işlem sıcaklığının artmasıyla azalmaktadır.
-
ÖgeÇeşitli Sistemlerin Landau Ortalama Alan Teorisi İle İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Enginer, Yücel ; Yurtseven, Hamit ; Fizik Mühendisliği ; Physics DepartmentLandau ortalama alan teorisinde serbest enerjiler düzen parametrelerinin kuvvetleri cinsinden seriye açılabilir. Bu serbest enerjileri kullanarak faz geçiş denklemleri hesaplanabilir. Faz geçişlerinin deneysel faz diyagramlarından elde edilmiş olan formlarını kullanarak serbest enerjideki katsayıların dış değişkenlere bağımlılıklarını bulabiliriz. Böylece bu katsayılardan düzen parametrelerinin ve serbest enerjinin dış değişkenlere bağımlılıklarını bulabiliriz. Bu tezde sıvı kristaller, amonyak, amonyum florür ve buz gibi sistemler üzerinde çalıştık. Landau ortalama alan teorisini kullanarak bu sistemlerin faz diyagramlarını hesapladık. Sıvı kristaller pek çok faz gösterirler. Biz burada sıvı kristal bir sistemde NAC noktası yakınında T-X faz diyagramını hesapladık. Amonyak sistemini inceledik. Amonyak gaz, sıvı ve katı (I, II ve III) gibi çeşitli fazlar gösterir. Burada biz amonyak için T-P faz diyagramını hesapladık. NH4F de sırası ile sıvı, katı(I, II, III ve IV) gibi çeşitli fazlar gösterir. Biz NH4F için T-P faz diyagramını hesapladık. Son olarak farklı sıcaklık ve basınç koşulları altında çeşitli fazlar veren buz sistemini çalıştık. 1. bölümde Landau ortalama alan teorisine kısa bir giriş yaptık. 2. , 3. ve 4. bölümlerde sıvı kristal bir sistem için ortalama alan teorisi modelimizi verdik.5. bölümde amonyak sistemini inceledik. 6. bölümde NH4F için faz diyagramımızı verdik. 7. bölümde buzun T-P faz diyagramı için yaptığımız hesaplar verilmiştir. Son olarak 8. bölümde sonuçlar ile geleceğe dönük bilimsel tartışmalar sunulmuştur.
-
ÖgeDesign and development of an FPGA controlled silicon PIN photodiode detector array for neutron detection(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Bayrak, Ahmet ; Özben, Cenap Şahabettin ; 10258871 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringSilikon PIN fotodiyotlar uzun yıllardır iyonize radyasyonun deteksiyonu için kullanılmaktadır ve özellikle son yıllarda çevresel radyasyon ölçümlerinden, X-ışını görüntülemeye kadar pek çok farklı uygulamada kullanılmış ve kullanılmaya devam etmektedir. Bu detektörler aynı zamanda hızlandırıcı tesislerinde ışın demeti kaybı ve güvenlik amaçlı olarak da kullanılabilmektedir. Silikon PIN fotodiyotlar, özel bir dönüştürücü malzeme ile birlikte kullandıklarında nötron deteksiyonu için de kullanılabilir. 10B ve 6LiF, termal nötron deteksiyonunda en sık kullanılan nötron-yüklü parçacık dönüştürücü malzemelerdir. Bu malzemeler termal nötronun absorbe edilmesinin ardından alfa ve triton ışımaları yaparlar. Bu parçacıklar ise Silikon PIN fotodiyotlarda kolayca detekte edilebilirler. Hızlı nötronların söz konusu olduğu durumda ise, polietilen yüksek hidrojen içeriği dolayısıyla en sık kullanılan dönüştürücü malzemedir. Hızlı nötronlar, polietilen içerisindeki hidrojenin tek protonunu, elastik çarpışma ile, polietilen molekülünden söküp dışarı atabilirler. Serbest hale geçen bu protonlar, daha sonra detektöre ulaştıklarında, silikon içerisinde bıraktıkları enerji dolayısıyla deteksiyonları gerçekleşmiş olur. Literatürdeki çalışmalara bakıldığında, farklı malzemelerde dahi, ikincil parçacık üretim ve absorbe olma oranları belli bir dönüştürücü kalınlığının üzerinde genellikle sabit kalmaktadır. Optimum kalınlık değerinin, birkaç yüz mikron olduğu görülmektedir. Silikon PIN fotodiyot kullanılarak tasarlanan detektör sistemlerinin çoğunda, küçük yüzeyli ve tek bir fotodiyot kullanıldığı görülmektedir. Bu detektörlerin sinyal elektroniği ve kontrol birimleri de çoğunlukla ticari ve oldukça pahalı cihazlardan oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında mevcut nötron deteksiyon sistemlerine alternatif, tüm elektronik ve kontrol birimlerini barındıran bir sistem geliştirilmiştir. Düşük maliyetli ve dokuz adet First Sensor firmasına ait PS100-CER-PIN2 model penceresiz Silikon PIN fotodiyot kullanılarak geliştirilen detektör, çeşitli hidrojen zengin dönüştürücü malzemelerle test edilmiştir. Geliştirilen yeni nötron detektöründe herbir sensör elemanının kendine ait, bağımsız, bir sinyal okuma elektroniği bulunmaktadır. Bunlar son derece düşük gürültülü JFET temelli bir yük hassas ön yükseltici ve işlemsel yükseltici (Op-Amp) temelli bir şekillendirici yükselticiden oluşmaktadır. Ön yükseltici, doğrudan sensöre bağlı olan ilk yükseltme katmanıdır ve düşük gürültülü olması düşük enerjili protonların detekte edilebilmesi açısından oldukça önemlidir. Her sensör kanalından gelen sinyaller, bağımsız olarak işlenmektedir ve belli bir eşik değerinin üzerine çıkan sinyaller, yine her kanal bağımsız olmak üzere tek bitlik bir analog dijital çevirici devre elemanı yardımıyla dijitalize edilmektedir. Son olarak dijital sinyaller bir FPGA işlemcisi yardımıyla, kullanıcı tarafından belirlenen süreler boyunca, birbirinden bağımsız olarak sayılmaktadır. Dijital sinyallerin sayım işlemleri 100 MHz' lik saat sinyali ile çalıştırılan FPGA işlemcisi içerisinde tasarlanmış sistem ile gerçekleştirilmektedir. VHDL dilinde tasarlanan sistem 10 ns gibi oldukça kısa zaman aralıklarında ve yüksek doğrulukta işlem yapabilme kapasitesine sahiptir. Okuma sistemi beş alt birimden oluşmaktadır. Bunlardan en önemlisi her sensör (fotodiyot) kanalını birbirinden bağımsız okuyan ve sayım işlemini gerçekleştiren sayıcı birimidir. Altında dokuz ayrı sayıcı modül bulunan bu ana birim, bir çeşit arayüz görevi görmektedir ve alt modüllere giden kontrol bilgilerinin tek elden alınması ve tüm alt modüllere dağıtılması görevini gerçekleştirmektedir. Ayrıca sayım işlemi sona erdiğinde verilerin tek elde toplanması ve ilgili diğer bir birime aktarılması süreci de yine burada kontrol edilmektedir. En alt katmanda bulunan ve asıl sayım işlemini gerçekleştiren sayıcı modüller farklı sebeplerden kaynaklanabilecek hatalı sinyalleri saymamak için, özel olarak tasarlanmıştır. Bu amaçla her bir modülün giriş kısmına bir kenar "detektörü" yerleştirilmiştir. Bu tür bir detektör, her saat vuruşu (clock cycle) için sinyal hattından örnekleme yapar ve okuduğu bu değeri bir önceki okuduğu değerle karşılaştırarak, gerçek sinyali hatalı sinyallerden ayırır. Bunu yaparken, gerçek sinyalleri, takip eden iki saat periyodunda, birbirinden farklı voltaj değerlerinde olması prensibinden yararlanmaktadır. Kenar detektörü bu farklılığı tespit ettiği anda bir kenar yakalamış ve gerçek sinyali belirlemiştir. Çünkü gerçek sinyallerin bir saat vuruşundan daha uzun olduğu bilgisi sensör hattından elde edilen dijital sinyaller kontrol edilerek belirlenmiştir. Hatalı sinyaller ise çoğunlukla, oldukça kısa süreli veya diğer bir tabirle yüksek frekanslı olmaktadır. Sinyal jeneratörüyle yapılan kontrollerde, sisteme verilen detektör çıkışına benzer bir sinyalin frekans değeriyle, elde edilen sayım sonucunun tutarlı olduğu açıkça gözlenmiştir. Sayıcılar 24-bit (16x106) sayım kapasiteli olarak tasarlanmışlardır. Yapılan testlerde 24-bit rezolüsyonun yeterli olduğu gözlenmiştir. Tüm sistem, diğer bir ana modül olan ve ölçüm süresini kontrol eden zamanlayıcı birimin kontrolü altında sayım işlemlerini gerçekleştirmektedir. Bu modülde belirtilen süre boyunca sayım işlemleri devam etmekte ve süre dolduğunda buradan gelen bir sinyalle, sayım işlemi sonlandırılmaktadır. Ardından, her bir sayıcı alt biriminden elde edilen sayım verisi bir sonraki modüle, Raspberry Pi' ye aktarılıncaya kadar bekletileceği, veri düzenleme modülüne gönderilmektedir. Veri düzenleme modülü, FPGA işlemcisi içerisinde tanımlanmış bir RAM bloğudur. Bu modül bağımsız sayıcılardan gelen 24-bit' lik sayım verilerininin sırasıyla analiz ortamına gönderilme sürecini yönetmektedir. Bu uygulamada görece standart bir iletişim protokolü olan seri hat kullanılmıştır. Bu hat üzerinde iletilebilecek maksimum veri büyüklüğü 8-bit ile sınırlı olduğundan, dokuz adet 24-bit' lik sayım verisinin herbiri 8' er bit' lik parçalara bölünerek Raspberry Pi' ye gönderilmesi gerekmektedir. Bu işlem de yine veri düzenleme modülü içerisinde gerçekleştirilmektedir. Ardından, veriler 8-bit' lik parçalar halinde iletişim sürecini yöneten UART modülüne sırasıyla aktarılarak, iletim işlemi gerçekleştirilmektedir. Raspberry Pi ile FPGA arasındaki iletişimi yöneten UART modülü, 115200 bit/s' lik hızla çalışmak üzere tasarlanmıştır. Bu hız aynı zamanda UART hattıyla, FPGA' dan bağımsız olarak, ulaşılabilecek en yüksek iletim hızıdır. UART modülü sadece verilerin Raspberry Pi' ye iletilmesini değil aynı zamanda Raspberry Pi' den gelen komut bilgilerinin FPGA' ya aktarılmasını da sağlamaktadır. Alınan bilgi daha sonra cihaz kontrol modülüne aktarılarak, ilgili komutlar işlenmekte ve yerine getirilmektedir. Sistemin mevcut halinde üç tip komut tanımlanmıştır. Herbir komut bir ascii karakteri ile eşleştirilmiş, böylece 8-bit' lik bir iletişim yöntemi sağlanmıştır. Buna göre "A" karakterine karşılık gelen "01000001" baytı ölçüm başlatma, "B" karakterine karşılık gelen "01000010" baytı ölçümü durdurma ve "C" karakterine karşılık gelen "01000011" baytı da sistemin resetleme işlemi ile ilgili tanımlanmış komutlardır. Bahsedilen komutların FPGA' ya gönderilmesi ya da FPGA' dan gelen ölçüm verilerinin anlamlı bilgilere dönüştürülmesi süreci, tamamıyla Raspberry Pi üzerinde gerçekleştirilmektedir. Bu süreç Python dilinde hazırlanmış grafik arayüzü bulunan bir programla yönetilmektedir. Buna göre belli butonlara basmak suretiyle, ilgili komutlar kolaylıkla FPGA' ya gönderilebilmekte ve sistemin işleyişi kontrol edilebilmektedir. Raspberry Pi tarafında, FPGA' dan gelen ölçüm sonuçlarının alınması ve düzenlenmesi sırasında, program sürekli iletişim hattını dinleme durumunda beklemektedir. Veri alışveriş sürecinde iletişim hattının iki tarafı, tanımlanan özel bir bayt ile göreceli olarak senkronize edilmiştir. Buna göre program, gelen ilk baytın program içerisinde tanımlanan başlangıç baytı olup olmadığını kontrol eder. Ondalık olarak 127, binary olarak "01111111" şeklinde tanımlanan bu haberci bayt, ardından gelecek 27 baytlık sayım verisinin habercisidir. Program bu ilk baytı gördükten sonra, ardından gelen baytları üçerli bloklar halinde alarak toplam 9 blok veri alım süreci gerçekleştirmektedir. Herhangi bir sebepten ötürü olası hatalı bir 28. bayt gelmesine karşılık, bu süreç 27 bayt ile sınırlandırılmıştır. Yeni bir veri kabulu sadece en baştaki haberci baytın yeniden gelmesiyle mümkün olmaktadır. Veri alım süreci bittikten sonra, her bir sensör kanalından elde edilen sayım değerleri, grafik arayüz ekranında, ilgili kanalın adını belirten kısımda gösterilmektedir. Burada gösterilen her veri, eş zamanlı olarak her kanal için ayrı olmak üzere bir metin dosyasına kaydedilmektedir. FPGA temelli ölçüm sistemi, kompakt bir cihaz oluşturma adına görevini başarıyla yerine getirmektedir. Ancak detektörün daha detaylı testlerinin yapılması amacıyla, enerji spektrumlarının elde edilmesi için, bazı spektroskopik ölçümler yapılması öngörülmüştür. Bu amaçla mevcut şekillendirici yükseltici yerine, dokuz sensörden bir tanesi, Model 2020 NIM spektroskopi yükselticiye bağlanmıştır. Yükseltme oranlarının ve şekillendirme zaman sabitlerinin kolayca ayarlanabilmesi ve unipolar sinyal çıkışı vermesi, bu yükselticinin tercih edilmesinin nedenidir. Model 2020, sadece nötron deteksiyonu ile ilgili karşılaştırma ölçümlerinin değil, aynı zamanda gama ve alfa ışınlarıyla ilgili ölçümler yapılmasına da imkan vermiştir. Spektroskopik ölçümlerden ilki 226Ra kaynağının yaydığı alfa ışınlarının deteksiyonuna yöneliktir. Oluşan protonların silikon malzeme içerisinde oluşturacakları sinyalin yüksekliği bilinmediğinden, enerjisi bilinen alfa kaynağı ile yapılan ölçümlerin, yükselticinin kazancının ayarlanmasında faydalı olacağı düşünülmüştür. Bu nedenle 226Ra kaynağının alfa spektrumu alınmıştır. Alfa kaynağıyla yapılan testlerin ardından gerçekleştirilen nötron ölçümlerinde, çevirici malzeme olarak farklı hidrojen zengin malzemeler kullanılmıştır. Sayım sistemi ve spektroskopi sistemiyle eş zamanlı gerçekleştirilen ölçümlerde, yüksek yoğunluklu polietilen, parafin, plexiglass, FR4 ve silikon kullanılmıştır. Her iki sistemin ölçüm sonuçlarının belli bir eşik voltaj değerin üzerinde uyumlu sonuçlar verdiği görülmüş, dönüştürücü malzeme kullanılan ve kullanılmayan ölçümlerin birbirinden ayrıldığı belirlenmiştir. Am-Be nötron kaynağında bulunan 241Am' den, alfa parçacığının yanı sıra yayınlanan 59 keV' lik gama ışınının da gözlenmesi mümkün olmuştur. 241Am, 152Eu, 207Bi, 137Cs ve 60Co kaynaklarını kullanarak yapılan ölçümlerde, nötron ölçümlerinde kullanılandan 10 kat daha yüksek bir yükseltme katsayısı kullanılması gerektiği belirlenmiştir. Gama ışınlarının düşük sinyal genlikleri dolayısıyla, nötron ölçümlerinde gürültü seviyesinin altında kalmaları nedeniyle sayımlara katkıları bulunmadığı gözlenmiştir. Bu calışmada tasarımı yapılan ve prototipi üretilen bu tür bir detektör reaktörlerde hızlı nötronların akı tayini için, hızlandırıcı tesislerinde ya da nötron terapisi yapan sağlık merkezlerinde güvenlik amaçlı olarak kullanılabilir.
-
ÖgeDesign of a prototype apparatus for on-line elemental analysis using nuclear techniques(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2018) Untuç, Başak ; Reyhancan, İskender A. ; 10182936 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringDünya genelinde, enerji üretiminin yaklaşık %25 i kömürden sağlanmaktadır. Türkiye de ise bu oran %31 i bulmaktadır. Enerji üretiminde bu kadar büyük pay sahibi olan kömürün içeri˘ginin tespiti önem arz etmektedir. Kömür, organik ve inorganik içeriğe sahip, serbest karbon, mineraller (kül yapıcı maddeler), uçucular, kükürt ve içerisinde nem barındıran enerji üretiminde kullanılan bir hammaddedir. Yanma aşamasında kömür bir dizi dönüşüme uğrayarak çeşitli ürünlere dönüşür. Kükürt yanarak kömürden ilk ayrılan bile¸sendir. Nem yüksek sıcaklıkta ısı alarak kömür bünyesinden ayrılır. Kükürt yanarak baca gazı salınımına katkı yapar ve atmosferik kirlenmeye yol açabilir. Gerek maden ocaklarında gerekse termik santrallarda kömürün işlenmesi sürecinde kömürün daha verimli yanması ondan elde edilecek enerjiyi etkileyen en önemli faktördür. Bu sebeple, kömürün kalitesini belirleyen ana kriterlerden olan kalorifik değer, kül, nem ve kükürt değerlerinin önceden bilinmesi gerekmektedir. Türkiye'deki maden sahalarından çıkarılan kömür çeşidi linyit olup, yanma kalitesi açısından düşük aynı zamanda içerisinde bulunan yüksek miktardaki kükürt sebebiyle çevreyi olumsuz etkilemektedir. Buna ilaveten kömür işletmesinin kurulu olduğu maden sahasından çıkarılan kömür de nem, kül ve kalori değerleri açısından farklı değerlere sahip olabilir. Bu değerler önceden tespit edilerek; düşük karbon ve yüksek kül değerlerine sahip olan yığının, yüksek karbon ve düşük kül değerlerine sahip olan yığınla karıştırılmasıyla yanma verimi artırılabilir. Kömürün içeriğinin tespitinde çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar kimyasal ve nükleer analiz teknikleri olarak sınıflandırılabilir. Laboratuvar ölçeğinde yapılan kimyasal analizlerin gerçekleştirilmesi, hem zaman alması hem de analizi yapılan numuneye zarar verdiğinden günümüzde işlevselliğini yitirmiştir. Ticari olarak en çok kullanılan teknik, 252Cf gibi izotropik nötron kaynağının konveyör bant veya oluk üzerindeki numunenin nötronla ışınlanmasına dayanmaktadır. Bu methodla, gamma (g) ışınlarıyla sonuçlanan elastik olmayan nötron saçılması içeren (n,´ng) ve (n, pg) yöntemi ile radyoaktif nötron yakalama (n, g) yöntemi, içeren nükleer-nötron etkile¸simlerinden faydalanılır. 252Cf gibi radyoaktif kaynak yöntemleri ortalama 2.5 MeV civarında nötron üretirler. Bu sebeple, bu sistemler çoğunlukla yavaş nötronlar üzerinden gerçekleşen, nötron yakalama (n,g) işlemlerine dayanır. Özellikle kömür analiz cihazlarında, element analizinde önemli rol oynayan elementlerden birisi karbondur. 252Cf kaynak kullanırak karbon elementinin tespiti, C (n,g) reaksiyonundaki gama ısınının (4935.301 keV) ölçülmesiyle gerçekleştirilir. Bu reaksiyon kanalı oldukça zayıf olup dahası Si (4933.889 keV) gibi başka elementlerle gamma enerjileri üstüste binmiştir. Öte yandan izotropik nötron kaynakları daha dü¸sük enerjide ve yoğunlukta nötron yayımlar. Karbon elementinin en ideal tespiti, tesir kesit değerinin en yüksek olduğu 4.439 MeV ile mümkündür. Ancak karbonun bu gamma enerjisindeki tespiti hızlı nötronların malzemeyle etkileşimi sonucu açığa çıkmaktadır. Bu yüzden reaksiyon eşik enerjileri yüksek olan C, N ve O elementlerinin anında belirlenebilmesi, bu tür kaynaklarla pek olanaklı değildir. Bu sorunu aşmak için, 14 MeV (hızlı) nötronların üretildiği döteryum – trityum (D-T) füzyon nötron üreteçleri kullanılır. Bu cihazlar izotropik nötron kaynaklarına göre çok pahallı olmasına ramen, istenildiğinde daha yüksek enerjide nötron akısı sağlar. Dahası, aynı nötron kaynak gücü için, izotropik kaynağın maliyeti, darbeli nötron üreteciyle kıyaslanabilir. Üstelik, izotropik nötron kaynağın sürekli radyasyon yayması sebebiyle, radyasyon güvenlik mevzusu da oldukça kritiktir. Bu çalışmada, kömür işletme sahasındaki konveyör üzerinde hareket kömürün içindeki kalori (kcal/kg), nem (%), kül (%) ve kükürt (%) miktarının nükleer teknikler kullanılarak belirleyecek bir prototip cihazın tasarlanıp, modellenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla yığınsal malzeme analizinde kullanılan "Nötron nelastik Saçılma" ve "Termal Nötron Kapma" tekniklerinin beraberce kulllanıldıgı "Nötron nelastik Saçılma - Termal Nötron Kapma" (NISTA) nükleer tekniğinden kullanılmıştır. Prototip cihaz, darbeli modda çalışabilen nötron üreteci, gama ışını detektörü, dedektörü yüksek enerjili nötronlardan koruyacak gölge zırhlaması olarak kullanılan demir blok ve radyasyon zıhlaması özelliğine sahip kurşun bloklardan oluşmaktadır. Darbeli olarak çalı¸sabilen nötron üreteci, elektronik olup döteron-trityum reaksiyonu sonucunda ortaya çıkan 14 MeV enerjili nötronlar üretmektedir. Bu çalışmada nötronların indüklemesi sonucunda kömür içindeki elementlerin kendine has karakteristik gamma ışınları bir sintilasyon tipi gama ışını detektörü ile sayılmaktadır. Sintilasyon dedektörleri arasında nispeten daha düşük çözünürlüğe sahip olsa da, yüksek verimliliği sebebiyle BGO sintilasyon dedektörü tercih edilmiştir. Prototip cihazın imalatından önce çeşitli performans ve test çalışmaları yapılmıştır. BGO dedektörü üzerinde enerji, şekil, lineerlik, çözünürlük ve verim kalibrasyonu çalışmaları yapılmıştır. Türkiye'nin Ege Bölgesindeki linyit kömürünün içerdiği nem, karbon, kükürt ve küle sebep olan mineraller üzerinde yapılmış çalışmalardan yola çıkarak sentetik kömür numune setleri hazırlanmıştır. Bu numune setleri kullanarak, nötron üretecinin darbeli modda çalışması test edilmiştir. Nötron üreteci açık konumdayken, hızlı nötronların malzemeyle etkileşmesi sonucu elde edilen gama spektrumları; nötron üreteci kapalı konumdayken yavaş nötronların malzemeyle etkileşmesi sonucu elde edilen gama spektrumları elde edilmiştir. Hazırlanan 2 kglık kömür numunelerine ait toplam gama spektrumları arasında dikkate değer bir fark elde edilememiştir. Bu spektrum sonuçlarına, deney düzeneğini çevreleyen beton duvarların sebep olduğu yüksek miktarda çevresel radyasyonun sebep olduğu düşünülmüş ve ilerleyen aşamalarda daha yüksek miktarlarda kömür numunesiyle çalışma yoluna gidilmiştir. Prototip cihazın modellenmesinde MCNP5 ve GEANT4 olmak üzere iki ayrı simülasyon programı kullanılmıştır. Simülasyon kapsamında prototip cihazı oluşturan sentetik kömür örnek setleri oluşturulmuştur. Elde edilen simulasyon kömürlerin gama spektrumları, imalatı tamamlanan prototip cihazın kullanılması sonucu elde edilen gerçek kömür numunesine ait gama spektrumlarıyla karşılaştırılmıştır. Prototip cihazın lineer olmayan yapısından dolayı, deneysel olarak elde edilmiş darbeli modda Hızlı ve Yavaş Nötron Aktivasyon Analizi (PFTNAA) spektrumun analizi oldukça zordur. PFTNAA gibi deneysel analiz yöntemlerinin kullanıldığı durumlarda, spektrumlarda gözlemlenen lineer olmayan radyasyon etkileri düzelten en yaygın matematiksel yaklaşım "En Küçük Kareler Kütüphane" (LLS) metodudur. Bu teknik hem deneysel olarak elde edilen element içerikleri bilinen kömür örneklerini kullanarak yapılabileceği gibi hem de modellemede kullanılan MNCP5 ve GEANT4 kodlarının kullanılmasıyla da yapılabilmektedir. Böylece, cihazın sebep olduğu lineer olmayan deneysel etkiler, iterasyon metodu ve simulasyon kütüphanesine dayalı olarak hesaplanan sonuçların, daha önceden bilinen sonuçlarla karşılaştırılmasıyla en aza indirgenebilir. Bu yaklaşımdan yola çıkarak, Monte-Carlo En Küçük Kareler Kütüphane (MCLLS) metodu kömür numunelerinin element içeriğini analiz etmek için kullanıldı. Bu çalışmada deneysel olarak elde edilen kömür örneklerine ait spektrumların hem MCNP5 hem de GEANT4 kodlarıyla elde edilen element kütüphaneleri kullanılarak spektrum analizleri gerçekleştirilmiştir. Element kütüphanesi oluşturulurken sabit küresel bir hacim, sadelik teşkil etmesi açısından her iki simulasyon programı için de tercih sebebi olmuştur. Deneysel spektrumlar için kullanmadan önce LLS metodu, MCNP5 ten elde edilen kömür spektrumu üzerinde test edilmiştir. Sonuçların tutarlı bulunması üzerine metodun deneysel spektrum üzerinde uygulanmasına geçilmiştir. LLS metodu için, öncelikle tek tek bütün elementlere ait spektrum kütüphanesi bilinmelidir. Bu sebeple H, C, O, Mg, Al, Si, S, Ca, Fe, N elementleri için ayrı ayrı MCNP5 ve GEANT4 simulasyon programı kullanılarak; MCNP5 LLS ve GEANT4 LLS ye ait spektrumlar elde edilmiştir. 10 elemente ait içeriğin bulunabilmesi için en az 11 adet element içeriği önceden bilinen deneysel spektrum gerekmektedir. Farklı kimyasal içeriğe sahip ve analizi önceden yapılmış olan yaklaşık 40 kg lık 11 adet kömür numunesi hazırlanmıştır. Her bir kömür numunesi 1 er dakika prototip cihaz bünyesinde bulunan nötron üreteci ile ışınlanmış, elde edilen gamma ışınları BGO detektörü ile kaydedilmiştir. Elde edilen spektrumlar LLS nin matris hesaplamaları yardımıyla matematiksel bir işleme tabi tutulmuştur. İçeriği bilinen kömür spektrumları ile element kütüphenelerinin matris çarpımlarının tersinden yola çıkarak önce bu element kütüphaneleri için uygun katsayılar elde edilerek kalibrasyon sağlanmıştır. Daha sonra, elde edilen bu katsayılarla ilişkilendirilmiş olan element kütüphaneleri, aynı deneysel kömür numuneleri üzerine içerikleri bilinmiyormuş gibi uygulanarak fit edilmesi sağlanmıştır. Böylece element içeriklerinin yüzdelikleri belirlenmiş olur. Hem MCNP5 hemde GEANT4 LLS metodunun kullanılmasıyla elde edilen element içerik değerlerinin laboratuar analiz sonuçlarıyla karşılaştırılması yapılmıştır. Karbon, kül, nem, sülfür ve azot için; her iki simulasyon programıyla elde edilen sonuçların analiz sonuçlarından sapma miktarı bu cihazlar için belirlenen yüzde 0,5 lik güvenilirlik değerinin altında bulunmuştur. Üretilen bu prototip cihazla, herhangi bir yığınsal malzeme içindeki temel elementlerin yüzdelik olarak oranları belirlenebildiği için oldukça geniş kapsamlı bir özelliğe de sahiptir. Cihaza farklı konumlarda dedektör takviyesi yapılarak, daha farklı endüstriyel ürünlerin de analizleri yapılabilir. Hali hazırda ülkemizde henüz üretilmemiş olan parçalar; gerçek ölçüsüne, geometrisine ve konumlanmasına uygun olacak şekilde oluşturulmuştur. Ege Bölgesindeki linyit kömürünün içerdiği nem, karbon, kükürt ve küle sebep olan minerallerin oranları dikkate alınarak, simülasyon programında kullanılan kömür malzemesi oluşturulmuştur. Bu kapsamda kömür malzemesi olarak, nem miktarı için H2O; kül için SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO bileşikleri; hava kirliliğine sebep olan kükürt ve enerjinin kalorifik değerinin elde edileceği karbon elementinin kütlece yüzdeliği uygun aralıkta girilerek, simülasyonda kullanılan bu tip bir prototip cihazın, yurt dışında bulunan benzer cihazlarla ölçüm hassasiyeti konusunda kıyaslaması yapıldığında, gayet tatmin edici sonuçlara sahip olduğu bulunmuştur.
-
ÖgeDinamik Hal Değişimi İçeren Stokastik Büyüme Modellerindeki Ölçeklenme Davranışı Ve Seyreltilmiş Bunalımlı Sistemlerdeki Dejenere Spin-camı Düzeni(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Kaya, Hüseyin ; Erzan, Ayşe ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu tezde, dinamik hal değişimi ve tavlanmış karışıklık içeren yöneltilmiş sızma ve yüzeylenme-tepkime arayüzey modelleri ile dengede hal değişimi ve sönmüş karışıklık içeren üçgen örgüde antiferromanyetik Ising modelleri incelemiştir. Yöneltilmiş sızma için dinamik kabalaştırma ve sabit ölçek dönüşümünden yararlanan bir gerçek-uzay renormalizasyon grubu yaklaşımı geliştirilerek sistemin kritik üstelleri hesaplanmıştır. Yüzeylenme-tepkime arayüzey modelinde, arayüzeyin ortalama hızı sıfıra giderken; Kardar-Parisi-Zhang türü izotropik olmayan ölçeklenme davranışı gösteren arayüzey, yeni kritik üsteller ve dolayısıyla yeni bir evrensellik sınıfı ile tanımlanan ve arayüzeyin kütle merkezinin ilerlemesinin durduğu fakat genişlemeye devam ettiği bir geçişe maruz kalmaktadır. Arayüzey kritik noktaya yaklaştıkça daha girintili çıkıntılı, çok değerli, kendine benzer fraktal bir yapı oluşturmaktadır. Ölçeklenme davranışı ve kritik üsteller, Monte Carlo simülasyonu ve ölçeklenme argümanları yardımıyla elde edilmiştir. Tamamıyla bunalımlı üçgen örgüde antiferromanyetik Ising modelinde, üç altörgüden sadece birine ait spinlerin seyreltilmesi durumunda sistemin faz geçişleri, Netz ve Berker tarafından ortaya atılmış olan tüm-spin ortalama alan teorisi kullanılarak incelenmiştir. Spin seyreltme işlemi yerel olarak bunalımı ortadan kaldırdığı için belirli bir seyreltme miktarından sonra, seyreltilmeyen altörgüler sıfırdan farklı, birbirine eşit fakat zıt işaretli mıknatıslanma değerlerine sahip olmaktadırlar. Yani, sistem düzenlilik ihtiva etmektedir. Ayrıca, bütün altörgülerde düzenli fazda spin-camı düzen parametresinin de sıfırdan farklılaştığı gözlenmiştir. Gözlenen en önemli sonuç ise, düzenli fazda birden çok çözüm elde edilmesi ve bunların ultrametriklik göstermemesidir.
-
ÖgeDirac-benzeri Hamilton Yoğunluklarının Ve Berry Ayar Alanlarının Çeşitli Fiziksel Sistemlere Uygulamaları:alan Kuramı Metotları(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-29) Elbistan, Mahmut ; Dayı, Ömer Faruk ; 10053755 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada kütleli ve kütlesiz Dirac benzeri Hamilton yoğunlukları ve onlar vasıtasıyla türetilen Berry ayar alanlarının çeşitli sistemlere kuantum alan kuramları yöntemleri ile uygulamaları çalışılmıştır. İlk yapılan çalışmalar, $2+1$ boyutlu zaman tersinmesi altında simetrik topolojik yalıtkanların etkin alan kuramları yoluyla fiziksel özelliklerinin tespit edilmesi ile ilgilidir. Tek atom kalınlığında, $2$ boyutlu bir malzeme olan grafen, düşük enerji limitinde, momentum uzayında doğrusal bir enerji-momentum ilişkisine sahiptir. Bu ilişki nedeniyle grafendeki yük taşıyıcıları etkin olarak Dirac benzeri bir Hamilton yoğunluğu ile ifade edilir. Spin-yörünge etkileşiminin etkisiyle sözkonu Hamilton yoğunluğu kütle terimi de kazanır. Bu özellikler grafen gibi bir yoğun madde sisteminin, yüksek enerji fiziğinin argümanları ile incelenmesine olanak verir. Çalışmada Foldy-Wouthuysen dönüşümü ile kütleli Dirac Hamilton fonksiyonu köşegenleştirimiş ve ilgili köşegenleştirme matrisinin pozitif alt uzaya izdüşürülmesi ile Berry ayar alanları hesaplanmıştır. Berry ayar alanlarına ait eğrilikler elde edilmiş ve ilgili Chern sayıları tanımlanmıştır. Sürekli limitte, $2+1$ boyutlu, kütleli Dirac Lagrange yoğunluğu Feynman yol integrali metodu ile kuantize edilmiştir. Yol integralinde fermiyonik alanların integre edilmesiyle dış elektromanyetik alan cinsinden topolojik Chern-Simons etkin eylemi elde edilmiştir. Sözkonusu eylemin katsayısı topolojik bir değişmez olan fermiyon propagatörünün "dönme sayısı"dır. Serbest Dirac Hamilton yoğunluğunun propagatörü pozitif ve negatif alt uzaylara izdüşüren işlemciler vasıtasıyla ifade edilmiş ve bu sayede $2+1$ ve $4+1$ boyuttaki etkin eylemlerin katsayılarının, topolojik Chern sayılarına eşit olduğu gösterilmiştir. Sonrasında, yine $2+1$ boyutlu Kane-Mele modeli bu sefer Rashba spin-yörünge etkileşiminin eklenmesi durumunda incelenmiştir. Rashba spin yörünge etkileşiminin mevcut olması spin operatörünün $z$ yönündeki bileşeninin korununumlu bir büyüklük olmamasına yol açar. Yine de spin Hall evresi ve bu evrenin iletkenliğini benzer metotlarla incelemek mümkündür. $2+1$ boyutlu Kane-Mele modeline Rashba terimi de eklenmiş, oluşan Hamilton yoğunluğu köşegenleştirilmiştir. Köşegenleştirme matrisinden pozitif alt uzaya izdüşürülmek suretiyle Berry ayar alanı ve onu kullanarak Berry eğriliği tanımlanmıştır. $2+1$ boyutlu Dirac parçacığının elektromanyetik ve spin ayar alanları ile etkileşen kuramı ele alınmıştır. Spin akımının doğru tanımlanabilmesi için spin operatörünün $z$ yönündeki bileşeni kuramda spin ayar alanının önüsıra yazılmış ve ilgili bölüşüm fonksiyonunda fermiyonlar integre edilmiştir. Bir ilmek mertebesindeki kuantum düzeltmeleri, dış elektromanyetik ve spin ayar alanları cinsiden topolojik kuramlar vermişlerdir. Bu kuramların katsayıları da ilgili fermiyon propagatörlerinin dönme sayılarına karşılık gelmektedirler. Bu katsayılar izdüşüm işlemcileri kullanılarak hesaplanmıştır. Zaman tersinmesi altında simetrik bir kuram ile ilgilenildiğinden sıfır olmayan tek katsayı zaman tersinme simetrisine sahip spin Hall akımını veren eylemin katsayısıdır. Sözkonusu eylem BF tipi topolojik bir eylemdir. Bu eylemin elektromanyetik alana tepkisi spin Hall akımını vermektedir. Eylemin başındaki katsayının spin Hall olayının iletkenliğine eşit olduğu gösterilmiş ve analitik ve numerik yöntemlerin yardımı ile hesaplanmıştır. Sonuç, Kane-Mele tarafından tartışılan Rashba spin-yörünge etkileşiminin varlığının kuantize iletkenliği az da olsa bozması öngörüsü ile uyumludur. Topolojik yalıtkanlarla ilgili son yapılan çalışma $3+1$ boyutlu zaman simetrisi altında değişmez topolojik yalıtkanları içermektedir. Sözkonusu yalıtkanların kuramı $4+1$ boyutlu kuramlardan boyut indirgeme yöntemi vasıtasıyla elde edilmektedir. Bu etkin kuramın parçacık fiziğinde de karşılaşılan $\theta$ vakum eylemi formatında olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada ise doğrudan $3+1$ boyutta, yüksüz fermiyonlar ve onların çift kutup etkileşimlerini içeren bir Lagrange yoğunluğu önerilmiştir. Sözkonusu yüksüz sanki parçacıkların nasıl oluştuğu bilinmemektedir, orijinal Dirac parçacıkları olan elektronlar ve deşiklerin yüksüz bir fermiyon oluşturamayacağı da açıktır. Lakin böyle yüksüz fermiyonlar etkin olarak sanki parçacıklar şeklinde karşımıza çıkabilirler. Daha önceki çalışmalarda olduğu gibi yüksüz fermiyonların bölüşüm fonksiyonu içerisinde integre edilmeleri sonucu dış elektromanyetik alanlara bağlı topolojik eylem elde edilmiştir. $3+1$ boyutta çalışıldığı için parametrelerin uygun şekilde renormalize edilmeleri gerekmektedir. Elde edilen etkin eylem, beklenildiği üzere $\theta$ vakum eylemidir. Sözkonusu eylemin uzay-zamanda hangi katman üzerinde yazılacağı bilinmemekle birlikte, bazı tıkız katmanlar üzerinde uygun normalizasyon katsayısı ile birlikte, kuantize bir sayı vereceği bilinmektedir. Bu bağlamda $3+1$ boyuttaki kesirli topolojik yalıtkanlar da tartışılmıştır. Öte yandan $3+1$ boyutlu topolojik yalıtkanlar için BF tipi etkin eylemler de önerilmektedir. Sözkonusu etkin eylemleri yine yüksüz sanki parçacıkların kuramı vasıtasıyla elde etmenin mümkün olduğu da gösterilmiştir. Yöntem olarak yine ilgili yol integralindeki fermiyonlar integre edilerek bir halka mertebesindeki terimlere bakmak yeterlidir. Sonuç olarak, yüksüz fermiyonlar $3+1$ boyutlu topolojik yalıtkanların etkin eylemlerini oluşturmak için her iki biçimde de kullanılabilirler. Çalışmanın daha sonraki kısmında kütlesiz Dirac Hamilton fonksiyonu, bu Hamilton fonksiyonunun köşegenleştirilmesi sırasında türetilen Berry ayar alanları ve onların çeşitli sistemlere uygulamaları üzerinde yoğunlaşılmıştır. Tüm çift uzay-zaman boyutlarında kütlesiz Dirac Lagrange yoğunluğunun, ayar simetrisi dışında bir de kiral simetrisi vardır. Sözkonusu kuramın elektronlarını sağ ve sol elli olarak sınıflandırmak mümkündür. Bu simetri, ayar simetrisinin belirttiği sağ ve sol elli elektronların toplamının yani elektrik akımının korunumunun dışında, klasik olarak sağ ve sol elli parçacıklara ait akımların ayrı ayrı da korunduğu anlamına gelir. Lakin bu simetri kuantizasyon sırasında regülarizasyon nedeni ile bozulmaktadır. Klasik kuram içerisinde korunan bir akımın kuantum seviyesinde korunmamasına anomali denmektedir. Kuantum kuramında akımı korunmamasına yol açan terim topolojik Chern karakteri cinsinden her çift uzay zaman boyutunda verilebilmektedir. Öte yandan son yapılan çalışmalar yarıklasik limitte de kiral anomalinin oluştuğunu göstermektedir. Dinamik sistemlerin yarı-klasik analizi tanım olarak çeşitli belirsizlikler içerir. Çünkü spin dinamiği gibi kuantum mekaniksel olgular klasik faz uzayında incelenir. Çalışmada $3+1$ ve $5+1$ boyutlu Weyl Hamilton fonksiyonları ele alınmıştır. Faz uzayında çalışılacağı için hesaplamalar diferansiyel formlarla yapılmıştır. Bu Hamilton fonksiyonları belirli kiralliğe sahip parçacıkları içermektedir. $3+1$ boyutlu Weyl Hamilton fonksiyonunun köşegenleştirilmesinden Abelyan bir Berry ayar alanı türetilmiştir. Böylelikle Hamilton fonksiyonunun pozitif enerjili kısmı kullanılarak klasik faz uzayında, bir Weyl parçacığının elektromanyetik ve Berry ayar alanları ile etkileşimini tarif eden Hamilton 1-form yazılmıştır. Sözkonusu 1-formun dış türevi alınarak simplektik 2-form elde edilmiştir. Weyl Hamilton fonksiyonundan elde edilen Berry eğriliğinin, momentum uzayında ortaya çıkan bir tekkutbun alanı olduğu gösterilmiştir. Faz uzayının hacim-formu, hem simplektik 2-formun kuvveti hem de simplektik matrisin determinantının karekökü cinsinden tanımlanmıştır. Hareket denklemleri türetilmiştir. Kiral anomaliyi elde etmek için faz uzayı hacim-formunun her iki tanımını da kullanarak Liouville denklemine ulaşılmıştır. Bir tekkutup alanına eşit olduğu için, Berry eğriliğinin dış türevi Dirac delta fonksiyonuna eşittir. Bu nedenle faz uzayı hacmi korunmamaktadır. Uygun bir dağılım fonksiyonu kullanarak çok paçacıklı sistemlere geçiş yapılmış ve kiral anomali ifadesi tam olarak türetilmiştir. "Kiral manyetik etki"nin elde edilmesi için de faz uzayının hacmi, hacim-formunun kuvveti cinsinden açıkça yazılmış ve Lie türevi alınmıştır. Ortaya çıkan ifadeden faz uzayı elemanlarının hareket denklemleri ve simplektik matrisin determinantının karekökü elde edilmiştir. Bu sayede kiral akım tanımlanmış ve kiral manyetik etki kısmı (akımın manyetik alan yönündeki bileşeni) açıkça gösterilmiştir. Sonrasında $5+1$ boyutlu Weyl Hamilton fonksiyonu ele alınmıştır. Bu Hamilton fonksiyonunun pozitif enerjili özvektörleri bulunmuş ve onlardan Berry ayar alanları ve Berry eğrilikleri açıkça hesaplanmıştır. $3+1$ boyuttakine benzer şekilde simplektik 2-form tanımlanmıştır. Fakat $5+1$ boyutlu uzay-zamanda Weyl Hamilton fonksiyonunun köşegenleştirilmesinden türetilen Berry ayar alanları Abelyan değillerdir. Bu nedenle simplektik 2-form öncekinden farklı olarak matris değerli olma özelliğini taşımaktadır. Bu durumda faz uzayı elemanlarına ait hız ifadelerinin uygun boyutlu matrisler ile tanımlanmaları önerilmiştir. Elde edilen hareket denklemleri de matris denklemlerdir. Temel varsayım spin ve koordinat uzaylarının ayrı ayrı ele alınabileceğidir. Bu varsayıma dayanarak matris değerli hacim-formu da tanımlanmıştır. $3+1$ boyuttakine benzer şekilde hacim-formun her iki tanımı da kullanılarak Liouville denklemi elde edilmiş ve en sonunda spin uzayı üzerinde iz işlemi yapılarak $5+1$ boyutlu kiral anomali ifadesine ulaşılmıştır. Bu boyuttaki kiral manyetik akıma ulaşmak için ise matris değerli hacim-formun simplektik matrisin kuvveti cinsiden tanımının Lie türevi alındıktan sonraki hali açıkça elde edilmiş ve matris değerli hareket denkleminin izi alınarak kiral manyetik etki terimi başarıyla elde edilmiştir. $3+1$ ve $5+1$ boyutta yarıklasik kiral anomali ve kiral manyetik akım aynı formülasyon içerisinde elde edildikten sonra bu işlem tüm $d+1$ çift uzay-zaman boyutlarına genelleştirilmiştir. Bunun için yine ilk olarak matris değerli simplektirk formun genel hali yazılmış ve hareket denklemlerinin genel hali elde edilmiştir. Hacim-formun $2d+1$ boyutlu faz uzayındaki tanımı hem simplektik 2-formun kuvveti biçiminde hem de simplektik matrisin determinantının karekökü cinsinden tanımlanmıştır. $5+1$ boyuttakine benzer şekilde, her çift $d+1$ boyutta da Berry eğriliklerinin tekkutup alanı verdiği gösterilmiş ve Liouville denklemi kullanılarak $d+1$ boyutta da kiral anomalinin oluştuğu gösterilmiştir. Kiral manyetik akıma ulaşmak için hacim-formunun tanımından yola çıkarak hareket denklemlerinin ilgili kısmı türetilmiş ve kiral manyetik etki doğru biçimde ifade edilmiştir. Böylelikle hem kiral manyetik etki, hem de kiral anomali tüm çift uzay-zaman boyutlarında aynı yarıklasik kinetik kuramın çatısı altında elde edilmiştir. Her iki etkinin kaynağının da Berry eğriliğinin sonucu olan momentum uzayındaki tekkutup olduğu gösterilmiştir. Son kısımda ise Weyl Hamilton fonksiyonu ve ondan türetilen Berry ayar alanı ile ilgili topolojik kavramlarla ilgili hesaplamalar yapılmıştır. Sözkonusu sistemler için $d+1$ boyutlu Berry ayar alanı ve fermiyon propagatörünün topolojik dönme sayısı tanımlanmış ve çeşitli özellikleri belirtilmiştir. Öncelikle $3+1$ boyutlu Weyl sistemi incelenmiştir. $3+1$ boyutlu fermiyon dönme sayısı pozitif alt uzaya izdüşüm işlemcisi cinsinden ifade edilmiş ve bu ifadenin momentum uzayındaki tekkutup alanının diverjansı olduğu gösterilmiştir. Böylelikle dönme sayısı hesaplanmış ve kirallik sayısına eşit olduğu gösterilmiştir. Öte yandan sözkonusu tekkutbun, Berry eğriliğinden elde edilenle aynı olduğu açıkça gösterilmiştir. Dönme sayısının Chern sayısına eşit olduğu da ispatlanmıştır. Sonrasında benzer argümanların geçerliliği $5+1$ boyutlu Weyl sistemi için de ispatlanmıştır. Son olarak tüm bu sonuçlar tüm çift $d+1$ boyutlu Weyl sistemlerine taşınmış ve dönme sayılarının her durum için kirallik sayısına eşit olduğu gösterilmiştir. Öte yandan dönme sayısında ortaya çıkan tekkutbun Berry eğriliğinden elde edilenle aynı olduğu ve böylelikle her boyuttaki Weyl sistemi için yarıklasik kiral anomali ve kiral manyetik etkinin varlığı ispat edilmiştir. $d+1$ boyutlu dönme sayısının Chern sayısına eşit olduğu ve kiralliğin yarıklasik limitte tekkutbun yükü olarak ortaya çıktığı gösterilmiştir. Tekkutbun ayar alanının antisimetrik tensör ayar alanı olduğu ispat edilmiştir. Sonuçta kiralliğin yarıklasik limitte de kendini topolojik kökenli tekkutup olarak gösterdiği ve yarıklasik kiral anomaliye ve kiral manyetik etkiye sabep olduğu gösterilmiştir. Söz konusu bulguların Weyl yarımetalleri için önemi tartışılmıştır.
-
ÖgeElektromanyetik Ve Dırac Spinör Alanlarının Gravitasyona Bağlanması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-03-24) Sert, Özcan ; Özdemir, Neşe ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringGravitasyon teorisine yeni öngörüler elde edebilmek için, elektromanyetik ve spinör alanlarının gravitasyona bağlanmalarını inceliyoruz. İlk olarak, herhangi bir d-boyutta diferansiyel formların dış cebirini kullanarak Einstein-Cartan gravitasyon teorisini özetledikten sonra, dört boyutta elektromanyetik alanların gravitasyona minimal olmayan bağlanmalarını içeren teorileri araştırıyoruz. Özel olarak, bu teorilere analitik, düzlem yüzlü dalga ve küresel simetrik, durgun manyetik tek-kutup çözümleri veriyoruz. İkinci olarak, (1+2)-boyutta Einstein-Cartan-Dirac teorisini dış diferensiyel form hesabını kullanarak inceliyoruz. Uzay-zaman burulmasını Dirac yoğunlaşmış alanları cinsinden elde ederek Dirac spinörünün yokluğunda durgun metriğe dönüşen durağan çembersel simetrik tam çözümleri veriyoruz.
-
ÖgeElektrıksel Saklama Halkasında Proton Edm Deneyı Içın Spın Ve Isın Dınamıgı Ile Elektrık Alan Konularında Çalısmalar(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-02-22) Hacıömeroğlu, Selçuk ; Özben, Cenap Ş. ; 459969 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada, ABD de Brookhaven Ulusal Laboratuvarı nda yapılması planlanan “Saklama halkasında proton EDM” deneyi için protonların spin uyum süresi ve yüksek elektrik alan taşıyacak olan levhaların düzgünleştirilmesi incelenmiştir. Spin uyum süresinin elektrik alan indisi, halkadaki düz bölgelerin uzunluğu ve protonun başlangıçtaki momentum ile konum hatalarından nasıl etkilendiği 4. dereceden Runge Kutta simülasyonlarıyla incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda, tasarlanan saklama halkasında 1000 saniyelik spin uyum süresine ulaşılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Öte yandan, yüksek elektrik alan elde edebilmek için test levha yüzeyleri kısa mesafede kıvılcımla işlenmiş ve sonuçta, işlemeden önce ulaşılanın 5 katından daha yüksek bir elektrik alana ulaşılabildiği görülmüştür.
-
ÖgeFemtosaniye Lazer Ablasyonu İle İnce Filmler Üzerinde nano-yapılandırma Ve Karakterizasyon(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-01-12) Şahin, Ramazan ; Aktürk, Selçuk ; 10060844 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu tez çalışması kapsamında farklı lazer dalgaboyları ve taban açılı aksikonlar kullanılarak metal ince filmler üzerinde fs-lazer Bessel hüzmeleri ile nanometre mertebesinde karmaşık yapılar üretilmiştir. Metal ince filmler üzerinde yapılan optik karakterizasyon (geçirgenlik, yansıma vs. spektrumu ölçümü) yapılarak periyodik yapıların yüzey plazmon modlarını desteklediği gösterilmiştir. Yapılan teorik hesaplamalar, simülasyonlar ve deneyler birbirini doğrulamaktadır. Ayrıca, üretilen yapıların plazmonik tabanlı sensör olarak kullanılabilmesi için gerekli testler yapılmıştır. Grafen tabanlı elektronik uygulamaları genellikle Grafenin yapılandırılmasını gerekmektedir. Grafen optik dalgaboylarında yüksek geçirgenliğe sahip olduğundan lazer ablasyonu esnasında alttaş zarar görebilmektedir. Yapılan optimizasyon deneyleri ile Grafen nano-yapılandırılırken alttaşın neredeyse hiç zarar görmediği SEM, Raman ve sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Geliştirilen sayısal yöntemlerle fabrikasyon kalitesi hesaplanarak lazer atım enerjisi ile ilişkilendirilmiştir. Yapılan çalışmalarda % 75 kalite ile grafen üzerinde nm mertebesinde yapıların üretilebileceği gösterilmiştir.