Estudio de la aceleración ciclotrónica autoresonante de electrones por modos cilíndricos TE01p

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dc.contributor.advisorHerrera Rodríguez, Ana María
dc.contributor.advisorOrozco Ospino, Eduardo Alberto
dc.contributor.authorOtero Olarte, Oswaldo
dc.contributor.evaluatorMikhailov, Ilia Davidovich
dc.contributor.evaluatorTorres Amarís, Rafael Ángel
dc.date.accessioned2022-04-01T04:07:19Z
dc.date.available2022-04-01T04:07:19Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLos electrones pueden acelerarse bajo la influencia de una onda electromagnética (OEM) transversal eléctrica (TE) y un campo magnético externo homogéneo. En el caso de una OEM estacionaria, si la frecuencia de rotación del electrón coincide con la frecuencia de dicha onda, tiene lugar el fenómeno de resonancia ciclotrónica electrónica (ECR). En condiciones ECR, el campo de microondas transfiere energía al electrón. Para OEM viajeras o estacionarias, puede presentarse el fenómeno de autoresonancia ciclotrónica, donde la acción del campo magnético externo garantiza que haya resonancia. Se presenta un estudio teórico y computacional de la aceleración ciclotrónica resonante y autoresonante por el modo cilíndrico TE01p en presencia de campos magnéticos estáticos: homogéneos y no homogéneos, y homogéneos variables en el tiempo. Se toman como base dos mecanismos: Spatial AutoResonance Acceleration (SARA) y GYro-Resonant ACcelerator (GYRAC), que utilizan un campo magnetostático no homogéneo y un campo magnético variable en el tiempo, respectivamente. Para comprender la interacción onda-partícula, se descompone localmente el campo eléctrico de microondas, como la superposición de dos ondas polarizadas circularmente. La trayectoria, la energía y la diferencia de fase se determinan mediante la solución numérica de la ecuación relativista de Newton-Lorentz, utilizando un esquema en diferencias finitas. Utilizando una intensidad de 14 kV/cm a una frecuencia de 2:45 GHz, los electrones inyectados con 4 keV en el sistema SARA-TE011 alcanzan una energía de 183 keV, un 13:5% mayor respecto del obtenido utilizando campo homogéneo. Con el sistema GYRAC-TE011 y una intensidad de 1 kV/cm se alcanzaron energías del orden de los MeV. Este estudio sirve de base para el desarrollo de fuentes de radiación: Con SARA-TE011 podrían generarse rayos X blandos, mientras que con GYRAC-TE011 podría desarrollarse una fuente de radiación sincrotrónica.
dc.description.abstractenglishElectrons can be accelerated under the influence of a transverse electrical (TE) electromagnetic wave (OEM) and a homogeneous external magnetic field. In the case of a stationary OEM, if the frequency of rotation of the electron coincides with the frequency of said wave, the phenomenon of electronic cyclotron resonance (ECR) takes place. Under ECR conditions, the microwave field transfers energy to the electron. For traveling or stationary OEMs, the phenomenon of cyclotron autoresonance can occur, where the action of the external magnetic field ensures that there is resonance. A theoretical and computational study of resonant and autoresonant cyclotronic acceleration by the cylindrical mode TE01p in the presence of static magnetic fields: homogeneous and inhomogeneous, and homogeneous variable in time is presented. Two mechanisms are taken as a basis: Spatial AutoResonance Acceleration (SARA) and GYro-Resonant ACcelerator (GYRAC), which use an inhomogeneous magnetostatic field and a time-varying magnetic field, respectively. To understand wave-particle interaction, the microwave electric field is decomposed locally, as the superposition of two circularly polarized waves. The trajectory, energy and phase-shift are determined by the numerical solution of the relativistic Newton-Lorentz equation, using a finite difference scheme. Using an intensity of 14 kV/cm at a frequency of 2.45 GHz, the electrons injected with 4 keV in the SARA-TE011 system reach an energy of 183 keV, 13.5% higher than that obtained using a homogeneous field.With the GYRAC-TE011 system and an intensity of 1 kV/cm, energies of the order of MeV were reached. This study serves as the basis for the development of radiation sources: With SARA-TE011 soft X-rays could be generated, while with GYRAC-TE011 a synchrotron radiation source could be developed.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Matemática Aplicada
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/20.500.14071/9522
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Matemática Aplicada
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
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-nd/4.0/
dc.subjectAceleración ciclotrónica
dc.subjectAutoresonancia
dc.subjectCampo de microondas
dc.subjectOnda electromagnética estacionaria
dc.subjectDiferencias finitas
dc.subject.keywordCyclotronic Acceleration
dc.subject.keywordAutoresonance
dc.subject.keywordMicrowafe Field
dc.subject.keywordStationary Electromagnetic Wave
dc.subject.keywordFinite Difference
dc.titleEstudio de la aceleración ciclotrónica autoresonante de electrones por modos cilíndricos TE01p
dc.title.englishStudy of the autoresonant cyclotronic acceleration of the electrons by the cylindrical mode TE01p
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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