Diseño y simulación de una cavidad de microondas para acelerar partículas cargadas en campos magnetostáticos no homogéneos

Abstract

Los aceleradores de partículas cargadas se utilizan no solo en física fundamental, sino también en áreas como la industria y la medicina, lo que impulsa su optimización para reducir costos y hacerlos más portátiles. En la Universidad Industrial de Santander, se propuso el mecanismo SARA para acelerar haces de electrones mediante un campo de microondas confinado en una cavidad resonante tipo TE_112 P=(1,2,3...). Un campo magnetostático externo, cuya intensidad aumenta a lo largo de la cavidad, mantiene a los electrones en el régimen de aceleración. Trabajos previos sobre este mecanismo se basan en simulaciones que exploran la interacción campo-partícula, pero se requieren simulaciones más detalladas para los aspectos de diseño del sistema. En este trabajo, se utilizó COMSOL Multiphysics para modelar el sistema físico, incluyendo la excitación del campo de microondas en una cavidad cilíndrica a través de una guía de ondas y los parámetros de las bobinas que generan el campo magnetostático. Finalmente, se simuló la dinámica de los electrones, alcanzando valores de energía adecuados para generar rayos X, y se establecieron parámetros de diseño como base para la implementación experimental del mecanismo.