Tesis doctoral de Juan Pablo Rigla Pérez
Durante las últimas cuatro o cinco décadas existe una demanda creciente de aceleradores de partículas que produzcan haces de electrones de una energía comprendida entre los 2 mev y los 100 mev con alta resolución de energía y muy buen control de la dosis. Otros factores importantes que se requerían es que sean compactos, que consuman poca potencia y que además tengan el precio y el coste de mantenimiento relativamente bajos. Los sectores más interesados en aceleradores de partículas de estas características son variados, van desde uso industrial (sistema de radiografía industrial) hasta experimentos de física nuclear. Un tipo de equipo que cumple todos estos requisitos son los aceleradores de partículas con la recirculación del haz. Dentro de esta clase de máquinas las más representativas son los microtrones de pista (race – track microtron, rtm). Son los equipos para generación de haces de electrones más eficientes para aplicaciones con relativa baja corriente del haz y energías medias entre 2 mev y 100 mev. el objetivo de esta tesis es llevar a cabo el estudio de algunos aspectos de los rtm. Una parte de la tesis se dedica al diseño y desarrollo de los elementos magnéticos con imanes permanentes de dos equipos para diferentes aplicaciones. Uno de ellos, que actualmente se encuentra en construcción en la upc (universidad politécnica de cataluña), es un innovador acelerador de energía del haz variable entre 6 mev y 12 mev para aplicaciones médicas (tratamientos de la radioterapia intraoperatoria). El otro es un equipo de 55 mev en pruebas en el sinp (skobeltsyn institute of nuclear physics) para la detección de explosivos mediante reacciones fotonucleares. El campo magnético en los imanes se genera por imanes permanentes de tierras raras (repm, rare earth permanent magnet). Eso permite obtener sistemas magnéticos compactos y compatibles con alto vacío. En la tesis se lleva al cabo el diseño de los imanes y la caracterización de sus propiedades magnéticas. Los cálculos se hacen mediante simulaciones numéricas en 2d y 3d usando los códigos poisson, femm y ansys. En el caso del rtm de la upc se ha realizado el diseño de los imanes curvadores de 180º, los imanes dipolares de extracción del haz y el quadrupolo de focalización. Para el rtm de 55 mev del sinp en la tesis se presenta la optimización realizado para el diseño de un sistema de blindaje magnético del imán de extracción del haz para reducir el campo de fuga generado por el imán de extracción. Los resultados de cálculo se confirman mediante mediadas experimentales del campo magnético del imán con el blindaje optimizado. en otra parte de la tesis se estudian algunos aspectos de la dinámica del haz en sistemas magnéticos de rtms. Se analiza con detalle la focalización del campo de borde (fringe field) de los imanes dipolares, se desarrollan las ecuaciones que permiten calcular su efecto sobre las trayectorias de electrones y se aplican los resultados a los imanes principales del rtm de la upc. También se desarrolla un formalismo generalizado para la descripción de la dinámica longitudinal del haz en rtms aplicable para electrones de energías arbitrarias e imanes curvadores con un perfil del campo magnético arbitrario. Este formalismo se aplica al análisis del efecto de deslizamiento de fase (phase-slip effect) en rtms con baja energía de inyección.
Datos académicos de la tesis doctoral «Design and characterization of magnetic systems in race – track microtrons«
- Título de la tesis: Design and characterization of magnetic systems in race – track microtrons
- Autor: Juan Pablo Rigla Pérez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 09/10/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Youri Koubychine Merkulov
- Tribunal
- Presidente del tribunal: josep Campmany guillot
- concepción celia Oliver amoros (vocal)
- (vocal)
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