Estudio teórico de la generación del wakefield por microondas en una guía de onda rectangular

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dc.contributor.advisorOrozco Ospino, Eduardo Alberto
dc.contributor.advisorHerrera Rodriguez, Ana Maria
dc.contributor.authorCamacho Hernandez, Yensur Harvey
dc.date.accessioned2024-03-04T00:15:56Z
dc.date.available2018
dc.date.available2024-03-04T00:15:56Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractSe presenta un estudio te´orico-computacional de la viabilidad del uso de pulsos de microondas para excitar ondas pl´asmicas de gran amplitud en un plasma al interior de una gu´ıa de onda met´alica rectangular. El campo electrost´atico asociado a esta onda (wakefield) permite acelerar part´ıculas cargadas hasta altas energ´ıas en cortas distancias usando un m´etodo denominado aceleraci´on wakefield, propuesto originalmente con el uso de l´aseres de alta intensidad en plasmas de alta densidad. Se revisa la teor´ıa relacionada a la aceleraci´on wakefield impulsada por l´aser y su adaptaci´on al uso de microondas y gu´ıas de onda. Se analiza la viabilidad de los modos TEmn y TMmn para la excitaci´on de la onda pl´asmica y el efecto de la gu´ıa de onda sobre la velocidad de grupo del pulso. Adem´as, se establecen las ventajas, desventajas y posibles aplicaciones del uso de microondas para excitar el wakefield. Adicionalmente, se utiliza un modelo no relativista que describe el wake (potencial asociado al wakefield) generado por un pulso de microondas que se propaga en un plasma de baja densidad al interior de la gu´ıa de onda excitando el modo TE10 para estudiar el wakefield generado. El modelo fue propuesto por Aria y Malik [1]. Asimismo, se calculan las perturbaciones de la densidad electr´onica y el campo m´aximo soportado por la onda pl´asmica, estableciendo dos criterios para limitar el rango de validez del modelo. Adem´as, se calcula la amplitud del wakefield en funci´on de la frecuencia de microondas f, el ancho de la gu´ıa b, la densidad del plasma n0 y la duraci´on τ e intensidad del pulso I0. Finalmente, se realiza una estimaci´on de la energ´ıa m´axima ganada por un electr´on acelerado en el wakefield generado al optimizar los par´ametros del sistema para obtener una velocidad de grupo alta.
dc.description.abstractenglishA theoretical-computational study of the feasibility of using microwaves pulses to excite large amplitude plasma waves in a plasma filling a rectangular metallic waveguide is presented. The longitudinal electrostatic field associated with this wave (wakefield) allows the acceleration of charged particles up to high energies over short distances using a method so-called wakefield acceleration, originally proposed with the use of high intensity lasers in high density plasmas. The theory related to laser-driven wakefield acceleration and its adaptation to the use of microwaves and waveguides is reviewed. The feasibility of the TEmn and TMmn modes for plasma wave excitation and the effect of the waveguide on the pulse group velocity are analysed. Furthermore, the advantages, disadvantages and possible applications of using microwaves to excite the wakefield are established. In addition, a non-relativistic model that describes the wake (potential associated with the wakefield) generated by a microwave pulse that propagates in a low-density plasma inside the waveguide exciting the TE10 mode is used to study the generated wakefield. The model was proposed by Aria and Malik [1]. The electron density perturbations and the maximum field supported by the plasma wave are also calculated, which establishes two criteria to limit the validity range of the model. Moreover, the amplitude of the wakefield is calculated as a function of the microwave frequency f, the width of the waveguide b, the plasma density n0, the pulse duration τ and the pulse intensity I0. Finally, an estimate is made of the maximum energy gained by an accelerated electron in the wakefield generated by optimizing the system parameters to obtain a high group velocity.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/39495
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectOnda Pl´Asmica
dc.subjectWake
dc.subjectWakefield
dc.subjectMicroondas
dc.subjectGu´Ia De Onda.
dc.subject.keywordPlasma Wave
dc.subject.keywordWake
dc.subject.keywordWakefield
dc.subject.keywordMicrowaves
dc.subject.keywordWaveguide.
dc.titleEstudio teórico de la generación del wakefield por microondas en una guía de onda rectangular
dc.title.englishTheoretical study of wakefield generation by microwaves in a rectangular waveguide
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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