Estudio de la aceleración ciclotrónica auto resonante de electrones por modos cilíndricos te01p

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dc.contributor.advisorOrozco Ospino, Eduardo Alberto
dc.contributor.advisorHerrera Rodríguez, Ana María
dc.contributor.authorOtero Olarte, Oswaldo
dc.date.accessioned2024-03-04T01:19:23Z
dc.date.available2021
dc.date.available2024-03-04T01:19:23Z
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 campomagnético externo homogéneo. En el caso de una OEM estacionaria, si la frecuencia de rotación del electrón coincide con la frecuencia de dichaonda, tiene lugar el fenómeno de resonancia ciclotrónica electrónica (ECR). En condiciones ECR, el campo de microondas transfiere energía alelectrón. Para OEM viajeras o estacionarias, puede presentarse el fenómeno de autoresonancia ciclotrónica, donde la acción del campo magnéticoexterno garantiza que haya resonancia. Se presenta un estudio teórico y computacional de la aceleración ciclotrónica resonante y autoresonante porel modo cilíndrico TEp1p en presencia de campos magnéticos estáticos: homogéneos y no homogéneos, y homogéneos variables en el tiempo. Setoman como base dos mecanismos: Spatial AutoResonance Acceleration (SARA) y GYro-Resonant ACcelerator (GYRAC), que utilizan un campomagnetostático 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, laenergía y la diferencia de fase se determinan mediante la solución numérica de la ecuación relativista de Newton-Lorentz, utilizando un esquemaen diferencias finitas. Utilizando una intensidad de 14 kV/cm a una frecuencia de 2.45 GHz, los electrones inyectados con 4 keV en el sistemaSARA-TEp11 alcanzan una energía de 183 keV, un 13.5 % mayor respecto del obtenido utilizando campo homogéneo. Con el sistema GYRAC-TEp11y 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-TEo11 podrían generarse rayos X blandos, mientras que con GYRAC-TEo11 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 homogeneousexternal magnetic field. In the case of a stationary OEM, if the frequency of rotation of the electron coincides with the frequency of said wave, thephenomenon of electronic cyclotron resonance (ECR) takes place. Under ECR conditions, the microwave field transfers energy to the electron. Fortraveling or stationary OEMs, the phenomenon of cyclotron autoresonance can occur, where the action of the external magnetic field ensures thatthere is resonance. A theoretical and computational study of resonant and autoresonant cyclotronic acceleration by the cylindrical mode TEO1p in thepresence of static magnetic fields: homogeneous and inhomogeneous, and homogeneous variable in time is presented. Two mechanisms are taken asa basis: Spatial AutoResonance Acceleration (SARA) and GYro-Resonant ACcelerator (GYRAC), which use an inhomogeneous magnetostatic fieldand a time-varying magnetic field, respectively. To understand wave-particle interaction, the microwave electric field is decomposed locally, as thesuperposition of two circularly polarized waves. The trajectory, energy and phase-shift are determined by the numerical solution of the relativisticNewton-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 4keV in the SARA-TEO11 system reach an energy of 183 keV, 13.5 % higher than that obtained using a homogeneous field. With the GYRAC-TEO11system 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-TEO11 soft X-rays could be generated, while with GYRAC-TEO11 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/20.500.14071/41701
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.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.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 diffe- rence.
dc.titleEstudio de la aceleración ciclotrónica auto resonante 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/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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