Escuela de Física

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Browsing Escuela de Física by Subject "Accelerator Cavity"

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    Estudio analítico y numérico del fenómeno de autoresonancia ciclotrónica espacial
    (Universidad Industrial de Santander, 2012) Orozco Ospino, Eduardo Alberto; Dugar-Zhabon, Valeriy Dondokovich; Ortiz P., José Arturo Tar; Riascos Landázuri, Henry; Mikhailov, Ilia Davidovich; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
    Se presenta un estudio analítico y numérico de un nuevo método de aceleración ciclotrónica resonante de electrones por ondas transversales eléctricas estacionarias, con polarización circular y frecuencia constante, en campos magnéticos estáticos no homogéneos con simetría axial. La principal característica de este método consiste en el mantenimiento continuo de las condiciones de resonancia ciclotrónica a lo largo de las trayectorias tridimensionales helicoidales de los electrones, a pesar del crecimiento de sus masas relativistas. Esto se logra mediante un incremento apropiado del campo magnético a lo largo de la dirección de propagación del haz de electrones. Este método de aceleración fue propuesto por el profesor Valeriy D. Dugar-Zhabon, director del grupo de investigación de Física y Tecnología del Plasma y Corrosión (FITEK) de la Universidad Industrial de Santander (UIS) y fue denominado Spatial AutoResonance Acceleration (SARA). En la primera parte de esta tesis se estudia la aceleración continua de un electrón por un campo de microondas en un campo magnetostática no homogéneo, mediante solución numérica de la ecuación relativista de Newton-Lorentz. En esta parte, el perfil de campo magnética es determinado por el método de prueba y error. La siguiente parte es dedicada al estudio analítico del mecanismo SARA, donde se obtiene un conjunto de ecuaciones diferenciales acopladas y no lineales las cuales describen la evolución temporal de la diferencia de fase entre la velocidad transversal del electrón y el campo eléctrico de microondas, la energía y la velocidad longitudinal del electrón durante su movimiento en la dirección del aumento del campo magnética. A partir de este conjunto de ecuaciones se deriva una expresión analítica que garantiza el mantenimiento del régimen de aceleración SARA. En la tercera parte, se realiza un análisis numérico del efecto de la carga espacial sobre las condiciones de resonancia de haces de electrones de diferentes intensidades utilizando el método Particle-in-cell (PIC ) y una aproximación electrostática. Finalmente se estudia numéricamente el efecto de un campo electrostático externo axialmente simétrico sobre la eficiencia en la ganancia de energía en el régimen SARA.
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    Simulación de un haz de electrones en un sistema sara rectangular y Análisis del efecto del campo eléctrico auto consistente
    (Universidad Industrial de Santander, 2013) Herrera Rodríguez, Ana Maria; Dugar-Zhabon, Valeriy Dondokovich; Orozco Ospino, Eduardo Alberto
    Se estudia numéricamente la aceleración ciclotrónica autoresonante espacial de un haz de electrones por una onda electromagnética transversal estacionaria, con polarización lineal, en un modo rectangular TE¡02, en presencia de un campo magnético externo estático, con simetría axial y no homogéneo principalmente en dirección longitudinal. Mantener continuamente las condiciones de resonancia ciclotrónica a lo largo de todas las trayectorias de los electrones(autoresonancia espacial), pese al crecimiento de sus masas relativistas, requiere de un incremento apropiado del campo magnético en la dirección de propagación de los electrones. Este método de aceleración se denomina Aceleración por Autoresonancia Ciclotrónica Espacial SARA, cuyas siglas provienen del inglés Spatial AutoResonance Acceleration y ue propuesto por el profesor Valeriy D. Dugar-Zhabon, director del grupo de investigación de Física y Tecnología del Plasma y Corrosión(FITEK) de la Universidad Industrial de Santander (UIS). Los resultados de la tesis presente se dividen en dos partes, la primera corresponde al estudio de la aceleración SARA de un electrón mediante la solución numérica de la ecuación de Newton-Lorentz, donde el perfil de campo magnético se determina por prueba y error; en esta etapa también se comara la aceleración por una onda electromagnética T'Ejpg2 con una T'E,¡2, en un modo rectangular y cilíndrico respectivamente, polarizados linealmente. La comparación se realiza con el propósito de establecer similitudes y diferencias entre los dos casos, así como para evidenciar que el mecanismo SARA se puede llevar a cabo con otros tipos de geometrías. En la segunda parte, se realiza una simulación auto consistente de un haz de electrones a través de un código computacional particle in cell (PIC) electromagnético, donde los campos electromagnéticos se obtienen al resolver las ecuaciones de Maxwell por el método de diferencias finitas dominio temporales, DFDT. Los resultados se comparan con los obtenidos de la simulación en aproximación de partícula simple, analizando principalmente el efecto del campo eléctrico auto consistente del haz. En esta parte se utiliza un esquema de inyección de microondas, el cual produce un modo transversal electromagnético rectangular T'E,02, donde se acopla una guía de onda rectangular y una cavidad resonante rectangular con la misma sección transversal a través de un iris.