This thesis investigates the properties of coherent Smith-Purcell radiation (cSPr) at femtosecond-scale in the case of electrons bunches in the ultrarelativistic regimes. Of particular interest is the use of cSPR as a diagnostic tool to determine the longitudinal time profiles of such bunches, the study of azimuthal distribution of the radiated energy, and a contribution to the understanding of polarization properties. The study consists in a first theoretical part carried mostly in the context of the surface-current theory, supported with insights from particle-in-cell simulations. Then, as a step toward a better determination of time profile, the question of phase reconstruction is addressed through the design of a new algorithm proposed in this thesis and tested in known challenging cases. Experimental results are then presented, spanning shifts having taken place at the FACET facility at SLAC, Stanford, between 2013 and 2015.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Orientadores: Léa Maria Leme Strini Velho, Tamas Jósef Márton Käroly Szmrecsányi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_TharsilaReisde_D.pdf: 4762434 bytes, checksum: 6a26f396d5471087ac0cb25a426c9912 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O tema central do presente trabalho reside no desenvolvimento da física experimental com aceleradores de partículas na Universidade de São Paulo (USP), mais especificamente nos empreendimentos científicos do físico Oscar Sala. O ponto de partida da narrativa aqui proposta se encontra em 1934, ano em que a atividade de investigação científica do recém criado Departamento de Física da USP deu seus primeiros passos em direção à Física dos Raios Cósmicos, sendo este seu principal ramo de pesquisa experimental nos próximos dez anos. Argumenta-se que esse período foi de fundamental importância à posterior inserção da USP na era dos aceleradores de partículas, devido à continuidade instrumental verificada entre a Física Nuclear e a dos Raios Cósmicos. Foi nesse último ramo que Oscar Sala realizou sua iniciação científica, começando, logo após a Segunda Guerra Mundial, seu primeiro empreendimento científico - projetar e construir, na sua própria universidade e com a colaboração de empresas instaladas em São Paulo, um acelerador de partículas do tipo Van de Graaff. Constata-se que a consolidação do Laboratório do Acelerador Eletrostático se tornou possível graças à filantropia científica norte americano e à cooperação científica firmada com o Departamento de Física Nuclear da Universidade de Wisconsin. Em meados dos anos 1960, a obsolescência do acelerador Van de Graaff engendrou, naquele mesmo laboratório, um processo de atualização tecnológica pautado na aquisição de uma nova máquina eletrostática, do acelerador Pelletron, e na informatização do trabalho experimental. Demonstra-se que a reprodução daquela mesma estratégia utilizada na construção do primeiro acelerador eletrostático foi descartada, devido à incapacidade da indústria nacional de fornecer os materiais necessários à construção de uma máquina tecnologicamente mais sofisticada que a anterior, aliada às mudanças de orientação na política nacional de ciência e tecnologia, que garantiram os recursos financeiros necessários à estruturação do novo laboratório. Como frutos dessa experiência, além da produção de conhecimentos e artefatos de informática, atividade então incipiente no país, foram elaborados, pela própria equipe de Oscar Sala, soluções tecnológicas originais para os diversos problemas apresentados pelo Pelletron em sua fase inicial de funcionamento. Por fim, observa-se, em 1982, o início do último empreendimento científico de Sala, direcionado à expansão do Laboratório Pelletron através do acoplamento de mais um acelerador ao arranjo experimental. Conclui-se que fatores de ordem material diferenciam o desenvolvimento da Física Nuclear em São Paulo daquele verificado nos países desenvolvidos. Nesses últimos países, a estrutura industrial deu suporte ao desenvolvimento da tecnologia dos aceleradores de partículas; já no Brasil, os laboratórios dirigidos por Oscar Sala se tornaram núcleos de inserção de novas tecnologias no setor produtivo nacional / Abstract: The central theme of this work is founded on the development of experimental physics with particle accelerators in the University of São Paulo (USP), and specifically on the scientific accomplishments of the physicist Oscar Sala. Here, our narrative begins in 1934, year in which the scientific investigations of the recently created Department of Physics of USP gave their first steps towards Cosmic Ray Physics, the latter becoming the department's main branch of experimental research for the following ten years. We discuss that this period was essentially important for the insertion of USP in the epoch of particle accelerators, due to the instrumental continuity between Nuclear Physics and Cosmic Rays. It was in the second branch that Oscar Sala carried out his scientific initiation, starting, after the Second World War, his first scientific enterprise - to project and build, in his own university and with the collaboration of companies settled in São Paulo, a Van de Graaff-type particle accelerator. We discuss that the consolidation of the Electrostatic Accelerator Laboratory was viable thanks to north-American scientific philanthropy and to scientific cooperation established with the Nuclear Physics Department of the University of Wisconsin. In the mid-1960s, the disuse of the Van de Graaff accelerator engendered, in that same lab, a process of technological renovation based on the acquisition of a new electrostatic machine, the Pelletron accelerator, and the digitalization of experimental work. We demonstrate that the reproduction of the same strategy used in the construction of the first electrostatic accelerator was put aside, due to national industry's incapability to supply the materials needed for the construction of a more technologically advanced machine than the last, allied to changes in national policies of science and technology, which guaranteed the financial resources needed for the organization of the new lab. As consequence to this experience, more than the production of knowledge and computing artifacts, an activity until then just commencing in the country, Oscar Sala's own team developed original technological solutions to the many problems presented by the Pelletron in its initial usage. Finally, we observe, in 1982, the beginning of Sala's last scientific enterprise: the expansion of the Pelletron Laboratory by joining yet another accelerator to the experimental arrangement. We conclude by stating that factors of a material order differentiate the development of Nuclear Physics in São Paulo from that observed in developed countries. These countries presented an industrial structure that sustained the development of particle accelerator technology whilst, in Brazil, the laboratories directed by Oscar Sala became the centre of insertion of new technologies in the national production sector / Doutorado / Politica Cientifica e Tecnologica / Doutor em Política Científica e Tecnológica

Orientador: Evandro Conforti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T03:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosin_Giancarlo_D.pdf: 3627033 bytes, checksum: 259c4fdcd684f17b9b0a0dbe346d2342 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As medições acuradas e precisas do campo magnético dos dispositivos de inserção (DIs) são essenciais para garantir que suas instalações no Anel de Armazenamento de Elétrons do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) alcançarão o desempenho desejado e não comprometerão a estabilidade do feixe de elétrons estocado. Tais dispositivos são versáteis fontes de radiação introduzidas nos Anéis de Armazenamento onde, a partir dos seus perfis de campos, promovem a emissão de intensos fluxos de fótons, de largo espectro ou monocromáticos, cuja polarização também pode ser controlada. Devido às características do feixe de elétrons do Anel de Armazenamento do LNLS, tais como energia de operação, energia de injeção e abertura dinâmica (região onde o feixe é estável), severas restrições na qualidade do campo são impostas para garantir o tempo de vida e a estabilidade da órbita. Para a verificação dessas especificações e do perfil do campo, que é fundamental para a determinação do espectro emitido, construiu-se uma bancada de caracterização com alcance útil de 4,2 m. Duas técnicas foram nela instaladas: bobina girante, para a medida de campos médios (ou integrados), e sensores Hall, para a medição de campos locais. Ambas as técnicas foram exploradas nos seus conceitos, e aperfeiçoadas, a fim de assegurar a confiabilidade dos valores medidos, dentro de suas especificações. O aperfeiçoamento das técnicas aqui proposto permitiu melhorar substancialmente a precisão apresentada na literatura especializada / Abstract: This Thesis was a consequence of the need for an accurate and precise magnetic field measurement bench for insertion devices characterization (IDs). Such devices are versatile radiation sources installed in Electron Storage Rings. From their magnetic field profile, they provide high photon fluxes, with broad or monochromatic spectrum, being possible, depending on the ID geometry, to control also the radiation polarization. Due to some features of the LNLS electron beam, such as injection energy, operation energy and dynamic aperture, severe restrictions are imposed on the magnetic field quality to assure a long life time and a stable beam orbit. A characterization bench, 4.2 m in length, was built to verify such specifications and to determine the field profile, which is correlated to the emission spectrum. Two techniques were implemented in this bench: rotating coil, for average (or integrated) field measurements, and Hall probes, for local field measurements. Both techniques were conceptually explored and improved to guarantee the reliability of the measured values within their specifications. The results showed a considerable increasing in the precision with respect to values presented in the scientific literature / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica