Simulación auto consistente de la aceleración ciclotrónica de un haz de electrones en un campo magnético homogéneo con una onda viajera modo circular te11

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dc.contributor.advisorDugar-Zhabon, Valeriy Dondokovich
dc.contributor.advisorOrozco Ospino, Eduardo Alberto
dc.contributor.authorGutierrez Amaya, Henry
dc.date.accessioned2024-03-03T22:50:09Z
dc.date.available2016
dc.date.available2024-03-03T22:50:09Z
dc.date.created2016
dc.date.issued2016
dc.description.abstractSe estudia la aceleración de un haz de electrones interactuantes en una guía de ondas cilíndrica de sección transversal circular por una onda electromagnética en modo TE11. Paralelo al eje de la guía se establece un campo magnético constante de tal modo que los electrones describen trayectorias helicoidales mientras son acelerados por un mecanismo de autoresonancia ciclotrónica tomando en consideración el corrimiento Doppler de la frecuencia de la onda electromagnética percibida por los electrones a medida que incrementan su velocidad longitudinal. En estas condiciones la variación Doppler de la frecuencia compensa el efecto del incremento de la masa electrónica al factor de Lorentz. De tal manera se conserva la resonancia ciclotrónica a lo largo de la trayectoria del electrón en la guía de onda pero la igualdad entre las frecuencias de onda y de la rotación ciclotrónica electrónica en un haz de electrones puede ser afectada por los campos electromagnéticos autoconsistentes asociado al mismo haz. En este trabajo se estudia la influencia de dichos campos autoconsistentes sobre las condiciones de autoresonancia ciclotrónica al movimiento de un haz de baja densidad en una onda electromagnética del modo TE11. Para el estudio, los campos eléctricos y magnéticos autoconsistentes se calculan mediante resolución numérica de las ecuaciones de Maxwell aplicando el algoritmo Yee-FDTD. Posteriormente se buscan los campos en las posiciones de los electrones mediante el método Particle-In-Cell (PIC). El movimiento de los electrones se analiza mediante la resolución numérica de la ecuación de Newton-Lorentz aplicando el esquema de Boris y usando el método de leap-frog. Se realizan simulaciones para aproximación de haz no interactuante o partícula simple. Luego se simula la dinámica del haz teniendo en cuenta el campo autoconsistente. Al contrastar los resultados obtenidos en ambas situaciones se evidencia el efecto que tiene el campo autoconsistente en la dinámica del haz.
dc.description.abstractenglishSelf-consistent simulation of the cyclotron acceleration of an electron beam in a homogeneous magnetic field with a travelling wave in the circular mode te11
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Física
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/20.500.14071/35517
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Física
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.subjectHaz De Electrones
dc.subjectAutoresonancia Ciclotrónica
dc.subjectGuía De Onda
dc.subjectMétodo Pic.
dc.subject.keywordThe acceleration of an interacting electron beam in a cylindrical waveguide with circular cross section by an electromagnetic wave in the TE11 mode is studied. Parallel to the waveguide axis a constant magnetic field is stablished such that electrons follow helical paths as they are accelerated by a cyclotron autoresonance mechanism taking in to account the Doppler shift of the electromagnetic wave frequency perceived by the electrons as they increase their longitudinal speed. In these conditions the Doppler shift variation of the frequency compensates the increase effect of the electron mass to the Lorentz factor. By this way the cyclotron resonance is conserved along the electron´s path in the waveguide but the equality between the wave and the electron cyclotron frequencies in an electron beam can be affected by the self-consistent electromagnetic fields associated to the beam itself. In this work the influence of such a field on the cyclotron autoresonance conditions of a low density beam in an electromagnetic wave TE11 mode is studied. For this study
dc.subject.keywordthe self-consistent electric and magnetic fields are calculated solving numerically the Maxwells equations applying the Yee-FDTD. Afterwards the fields in the particles positions are calculated using the PIC method. The motion of the electrons is analyzed by numerical solution of the Newton_Lorentz equation using the leap-frog method. Simulations are realized for single particle and non-interacting beam. Then the dynamics of the beam is studied taking in to account thee self-consistent field. Contrasting the results obtained in both situations the effect of the self-consistent field is evident in the dynamics of the beam.
dc.titleSimulación auto consistente de la aceleración ciclotrónica de un haz de electrones en un campo magnético homogéneo con una onda viajera modo circular te11
dc.title.englishElectron Beam, Cyclotron Autoresonance, Waveguide, Pic Method.
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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