Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: YUNUS YILDIZ
Danışman: Erol Kurt
Özet:
Magnetronlar, geniş bir uygulama alanına sahip, genellikle silindirik bir anot ve katottan oluşan çapraz alanlı mikrodalga vakum tüplerdir. Başlıca kullanım alanları mikrodalga fırınlar, tıbbi aletler, haberleşme ve gözlem uyduları ile radarlardır. Diğer bir önemli uygulama alanı da füzyon plazmalardır. Bu tez çalışmasında yeni bir katot yapısı sunulmuş olup, oyuksuz (D3) ve oyuklu (D4) katot yapısına sahip magnetronların çalışma frekansları, elektrik alan değerleri ve elektron hareketleri gibi parametreleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bunun içinde öncelikle tasarlanan magnetronun matematiksel modellemesi yapılmış daha sonra benzetim çalışmalarına geçilmiştir. Benzetim çalışmalarında sırasıyla öz-frekans analizi, parçacık izleme analizi ve hücre içi parçacık (PIC) analizi gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre tasarlanan oyuklu magnetronun üretimine geçilmiş, hem atmosfer ortamında hem de vakum ortamında deneysel çalışmalar yapılmıştır. Atmosfer ortamında magnetronun elektrik alan ve güç yoğunluğu parametreleri incelenirken, vakum ortamında magnetronun uygulama alanlarından biri olan manyetik plazmaların parametrelerini incelemek için bir Langmuir sondası tasarlanmış ve manyetik plazmada içerisindeki elektron sıcaklığı ve yoğunluğu araştırılmıştır. Öz-frekans analizlerinden elde edilen sonuçlara göre oyuksuz katot yapısına sahip magnetronun 𝜋 modu frekansı 9,115 GHz, oyuklu katot yapısına sahip magnetronun 𝜋 modu frekansı 9,112 GHz olarak bulunmuştur. Ayrıca belirtilen bu frekanslarda magnetronların sahip oldukları maksimum elektrik alan değerleri sırasıyla 4,883 x 108 V/m ve 4,994 x 108 V/m olarak elde edilmiştir. Gerçekleştirilen hücre içi parçacık (PIC) analizlerinde 50 kV gerilim ve 0,075 T manyetik alan değerinde D3 magnetronunun çalışma frekansı 10,264 GHz olarak bulunurken, 50 kV gerilim ve 0,074 T manyetik alan değerinde D4 magnetronunun çalışma frekansı 9,1 GHz olarak bulunmuştur. Ayrıca 60 kV gerilim ve 0,07 T manyetik alan değerinde D4 magnetronunun 9,108 GHz ve 11,656 GHz frekanslarında çift bantta çalıştığı görülmüştür. Deneysel çalışmalarda atmosfer ortamında gerçekleştirilen ölçümlerde tasarlanan antende radyal yönde maksimum elektrik alan değeri 129 V/m ve maksimum güç yoğunluğu değeri 108,3 W/m2 olarak bulunurken yatay yönde antenden 10 cm uzaklıkta maksimum elektrik alan değeri 96,01 V/m olarak bulunmuştur. Vakum ortamında gerçekleştirilen çalışmalarda ise manyetik plazma içerisindeki elektron sıcaklığı 307923 K (26,55 eV) olarak bulunurken elektron yoğunluğu 7,6 x 1010 m-3 olarak bulunmuştur.
Anahtar Kelimeler
Magnetron, mikrodalga, yüksek gerilim, Langmuir sondası