Simulación de un haz de electrones en un sistema sara rectangular y Análisis del efecto del campo eléctrico auto consistente
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Date
2013
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Se estudia numéricamente la aceleración ciclotrónica autoresonante espacial de un haz de electrones por una onda electromagnética transversal estacionaria, con polarización lineal, en un modo rectangular TE¡02, en presencia de un campo magnético externo estático, con simetría axial y no homogéneo principalmente en dirección longitudinal. Mantener continuamente las condiciones de resonancia ciclotrónica a lo largo de todas las trayectorias de los electrones(autoresonancia espacial), pese al crecimiento de sus masas relativistas, requiere de un incremento apropiado del campo magnético en la dirección de propagación de los electrones. Este método de aceleración se denomina Aceleración por Autoresonancia Ciclotrónica Espacial SARA, cuyas siglas provienen del inglés Spatial AutoResonance Acceleration y ue propuesto por el profesor Valeriy D. Dugar-Zhabon, director del grupo de investigación de Física y Tecnología del Plasma y Corrosión(FITEK) de la Universidad Industrial de Santander (UIS). Los resultados de la tesis presente se dividen en dos partes, la primera corresponde al estudio de la aceleración SARA de un electrón mediante la solución numérica de la ecuación de Newton-Lorentz, donde el perfil de campo magnético se determina por prueba y error; en esta etapa también se comara la aceleración por una onda electromagnética T'Ejpg2 con una T'E,¡2, en un modo rectangular y cilíndrico respectivamente, polarizados linealmente. La comparación se realiza con el propósito de establecer similitudes y diferencias entre los dos casos, así como para evidenciar que el mecanismo SARA se puede llevar a cabo con otros tipos de geometrías. En la segunda parte, se realiza una simulación auto consistente de un haz de electrones a través de un código computacional particle in cell (PIC) electromagnético, donde los campos electromagnéticos se obtienen al resolver las ecuaciones de Maxwell por el método de diferencias finitas dominio temporales, DFDT. Los resultados se comparan con los obtenidos de la simulación en aproximación de partícula simple, analizando principalmente el efecto del campo eléctrico auto consistente del haz. En esta parte se utiliza un esquema de inyección de microondas, el cual produce un modo transversal electromagnético rectangular T'E,02, donde se acopla una guía de onda rectangular y una cavidad resonante rectangular con la misma sección transversal a través de un iris.
Description
Keywords
Haz De Electrones, Autoresonancia Ciclotrónica, Cavidad Aceleradora, Método Pic.