Orientador: Alberto Martins Jorge / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:25:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MuraroJunior_Ademar_M.pdf: 5362049 bytes, checksum: 1858644865b98bf34b8a32365359f264 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho descreve a construção de um novo canhão de elétrons para o acelerador linear do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) e sua caracterização com a finalidade de comparação com as especificações de projeto. O trabalho apresenta as etapas de projeto (por meio de simulação computacional), desenvolvimento e detalhes construtivos do conjunto catodo-grade do canhão. Também são apresentados outros desenvolvimentos que foram efetuados com o objetivo de melhorar o desempenho do canhão como um todo. Estes desenvolvimentos foram o estudo de formulações e métodos de pintura das tintas emissoras de elétrons usadas em catodos tipo óxido, a implementação de um novo sistema de vácuo melhorando o bombeamento da câmara do canhão e a implementação do circuito pulsador do canhão, utilizando-se transistores bipolares em configuração de empilhamento e operando no região de avalanche. O canhão construído é do tipo Pierce, com catodo plano e recoberto por óxidos alcalino-terrosos. O canhão opera em regime pulsado com freqüências variando entre 1 Hz e 400 Hz. A corrente máxima de pico extraída é 3,5 A para um potencial de aceleração de 90 kV e largura de pulso de 200 ns. ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: : In order to meet the intense pulsed beam requirements of the electron linear accelerator at the Instituto de Estudos Avançados, a high current oxide planar cathode Pierce-type geometry electron gun has been developed. This work' presents the steps of the gun design and construction including computational simulations of the gun electrode geometry and mechanical details of the cathode-rid assembly. The gun operates from single pulse up to 400 pps. The maximum peak current is 3.5 A at 90 kV of gun accelerating potencial and 200-ns wide pulse. The properties of the rare earth-oxide emission pastes and the coating techniques were also studied to achieve a better performance of the electron gun. Several improvements of the vaccum system were implemented and a new pulser circuit with bipolar junction transistors, operating in the breakdown configuration, has been designed and tested. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho apresentaremos o estudo da distribuição de temperatura ao longo do corpo da estrutura aceleradora de um acelerador linear de elétrons durante a sua operação. Uma alta potência de microondas (8MW) é injetada no interior da estrutura, que está mantido em vácuo, para gerar o campo elétrico que acelera os elétrons. Desta potência injetada parte é absorvida pelas paredes internas da estrutura, provocando o aquecimento desta e alterando assim as suas dimensões. A sintonia entre os elétrons e o campo elétrico gerado pelo sinal de microondas está diretamente ligada às dimensões da estrutura, logo a temperatura no interior deste deve ter um rígido controle para que as suas dimensões se mantenham constantes e conseqüentemente sejam evitados os desvios no valor da freqüência de oscilação do modo acelerador. Devido a complexidade da geometria da estrutura aceleradora e da grande quantidade de fontes existentes, será utilizado o código numérico "FLUX 2D" para a execução do cálculo da distribuição de temperatura no corpo da estrutura aceleradora, sendo que, para obtermos mais confiança no código utilizado, foi feita a verificação de sua aplicabilidade ao nosso problema usando um protótipo da estrutura em escala reduzida. Este estudo da distribuição de temperatura visa obter os dados necessários para que seja possível fazer o cálculo do sistema de refrigeração e controle que deverá manter o interior da estrutura aceleradora numa temperatura constante, definida e uniforme ao longo de todo o seu eixo longitudinal.

Neste trabalho é utilizada a técnica de ativação de folhas na determinação do fluxo e do espectro de nêutrons produzidos num acelerador linear de elétrons. O espectro desconvoluído é obtido através do código de desconvolução de espectros SAND-II, contido no sistema SAIPS, o qual demonstrou reproduzir satisfatoriamente os resultados experimentais.Os alvos utilizados como fontes de nêutrons são detalhadamente estudados,a fim de serem caracterizados quanto à taxa de produção de nêutrons e a distribuição espacial da cascata de gamas em seu interior, através de três técnicas distintas (autoradiografia, medida da atividade total induzida com contador Geiger e calculo da atividade saturada por espectroscopia gama), as quais se mostraram aplicáveis a situações rotineiras. É também estudada a influencia de um refrigerante (água) e de um material físsil (urânio) na taxa de produção de nêutrons e na forma do espectro.

Neste trabalho apresentamos o projeto, construção e testes de eletroímãs dipolares usados na linha de transporte do feixe do Microtron do IFUSP. Inicialmente são feitos estudos da contribuição do campo de borda dos eletroímãs na curvatura total do feixe e posteriormente esses valores foram usados para a definição de parâmetros de projeto. Foram construídos e caracterizados dois dipolos (30 e 45o) e ainda um eletroímã seletor (+/- 90o) com simetria azimutal. Os resultados obtidos nos testes realizados com os dipolos mostraram um desempenho adequado à operação do acelerador. Também é descrito um método para a simulação da trajetória de elétrons na presença de um campo magnético. / In this work we present the design, construction and testing of dipole magnets used on the beam line of IFUSP-Microtron. Initially we studied the fringe field of the magnets on the total beam bending, these values had been used for the definition of design parameters. It has been constructed two dipoles (30 and 45o) as well as a switch magnet (+/- 90o) with azimuthal symmetry. The tests results of the dipoles had shown an adequate performance to the accelerators operation. A method for the simulation of the electron path in the presence of a magnetic field is also described.

Neste trabalho apresentamos o projeto, construção e testes de eletroímãs dipolares usados na linha de transporte do feixe do Microtron do IFUSP. Inicialmente são feitos estudos da contribuição do campo de borda dos eletroímãs na curvatura total do feixe e posteriormente esses valores foram usados para a definição de parâmetros de projeto. Foram construídos e caracterizados dois dipolos (30 e 45o) e ainda um eletroímã seletor (+/- 90o) com simetria azimutal. Os resultados obtidos nos testes realizados com os dipolos mostraram um desempenho adequado à operação do acelerador. Também é descrito um método para a simulação da trajetória de elétrons na presença de um campo magnético. / In this work we present the design, construction and testing of dipole magnets used on the beam line of IFUSP-Microtron. Initially we studied the fringe field of the magnets on the total beam bending, these values had been used for the definition of design parameters. It has been constructed two dipoles (30 and 45o) as well as a switch magnet (+/- 90o) with azimuthal symmetry. The tests results of the dipoles had shown an adequate performance to the accelerators operation. A method for the simulation of the electron path in the presence of a magnetic field is also described.

Orientador: Edson Denis Leonel / Banca: Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos / Banca: Diego Fregolente Mendes de Oliveira / Resumo: Em 1949, na tentativa de explicar a acelera c~ao dos raios c osmicos, Enrico Fermi prop~oe um modelo que tem recebido ampla aten c~ao dos cientistas. O modelo consiste de uma part cula cl assica colidindo entre duas paredes r gidas, na qual uma pode movimentar-se periodicamente no tempo enquanto que a outra est a xa. V arios modelos foram propostos no intuito de investigar a din^amica decorrente desses modelos e suas propriedades. Trabalhamos aqui com o modelo Fermi-Ulam e com uma de suas varia c~oes ap os introduzida uma for ca externa do tipo biela-manivela, tanto para os casos conservativo quanto dissipativo. O foco principal do nosso trabalho foi a caracteriza c~ao do evento de crise de fronteira no modelo Fermi-Ulam / Abstract: In 1949, as an attempt to explain the acceleration of cosmic rays, Enrico Fermi proposed a model which has largely received the attention of scientists. The model consists of a classical particle colliding between two rigid walls, in which one of then can move periodically in time while the other is xed. Di erent models were proposed in order to investigate the dynamics resulting from them and their properties. In this work we consider the dynamics of the Fermi-Ulam model and an alternative version with an external force of type crank drive, for the conservative as well as dissipative cases. The main focus of our study was to characterize event of a boundary crisis in Fermi-Ulam model / Mestre

A produção exclusiva de mésons vetoriais bem como a produção direta de fótons têm sido estudadas recentemente em ambos aspectos, experimental e teoricamente. Neste trabalho, investigamos a fotoprodução exclusiva de mésons vetoriais e os processos de radiação de fótons reais em colisões próton-próton (pp), próton-núcleo (pA) e núcleo-núcleo (AA) nas energias do Large Hadron Collider (LHC), considerando a abordagem de dipolos de cor. As massas dos mésons pesados fornecem uma escala perturbativa para o problema, permitindo testar a Cromodinâmica Quântica (QCD) perturbativa. Por outro lado, os mésons leves não têm uma escala perturbativa associada ao processo e, portanto, possibilitam testar o regime não perturbativo da QCD. A transição entre o tratamento duro perturbativo e o regime suave pode ser abordada através dos modelos de saturação partônica dentro do formalismo de dipolos de cor. Além disso, tratamos da produção de fótons diretos, onde estimamos a correspondente seção de choque em colisões pp e pA no LHC. Os fótons diretos são uma importante prova da dinâmica da QCD, sondando a região de pequenas distâncias e, consequentemente, oferecendo acesso a estrutura hadrônica do próton. Para ambas reações tratadas nesta tese, o objetivo central é analisar as incertezas teóricas referentes aos respectivos modelos físicos na descrição dos observáveis em colisões hadrônicas no regime de altas energias. / The exclusive production of vector mesons as well the prompt photon production have been studied recently, both experimentally and theoretically. In this work, we investigated the exclusive photoproduction of vector mesons and the real photon radiation processes in proton-proton (pp), proton-nucleus (pA) and nucleus-nucleus (AA) collisions at the Large Hadron Collider (LHC) energies, considering the color dipole approach. The masses of heavy mesons provide a perturbative scale for the problem allowing to test the perturbative Quantum Chromodynamics (QCD). On the other hand, the light mesons do not have a perturbative scale associated to the process, so they allow to test the non-perturbative regime of QCD. The transition between the hard perturbative and the soft regimes can be addressed by the parton saturation models within the color dipole formalism. In addition, we investigated the direct photon production, where we estimate the corresponding cross section in pp and pA collisions at the LHC. The prompt photon are an important probe of QCD dynamics, scanning the small distances region and, consequently, providing access to the hadronic structure of the proton. For both reactions treated in this thesis, the main objective is to analyze the theoretical uncertainties related to the phenomenological models in the description of observables in hadronics collisions at high energy regime.

Esta tese analisa a transição de um feixe com perfil isotrópico para um perfil anisotrópico em um canal focalizador linear. Considerando um feixe de íons de alta intensidade no regime dominado pelas forças eletromagnetoestáticas do próprio feixe e com um grande desacasamento (RMS) do envelope do feixe, observa-se um rápido crescimento da anisotropia espacial do feixe. Uma vez que as interações eletromagnetoestáticas do próprio feixe em um acelerador linear de alta intensidade podem levar a equipartição da energia entre os graus de liberdade do feixe, este fenômeno de anisotropização sugere uma espécie de rota para a equipartição. Nesta tese, mostramos que as ressonâncias de partícula-partícula e as ressonâncias entre os modos de oscilação do feixe e as partículas levam a anisotropização do feixe, isto é, tanto a razão do envelope como a razão das emitâncias são diferentes de um. Propomos que esta anisotropia é responsável pelo equiparticionamento do feixe. Os resultados sugerem que quando o feixe permanece equiparticionado ele apresenta uma anisotropia macroscópica, que é caracterizada pelas seguintes propriedades: o desenvolvimento de uma forma elíptica do feixe, com o crescimento do semi-eixo ao longo da direção x, a presença de um acoplamento entre as emitâncias transversais, a formação do anel ao longo de uma direção preferencial, a estacionariedade da temperatura e um crescimento da entropia, sob a forma de cascata. Chamamos o estado caracterizado por estas propriedades como um estado de equartição via anisotropias. / This thesis examines the transition from isotropic to anisotropic beam profiles in a linear focusing channel. Considering a high-intensity ion beam in a space-charge dominated regime and with an initially large mismatcaed RMS beam size, we observe a fast increasing spatial anisotropy of the beam. Since space-charge interactions in a high-intensity linear accelerator can lead to energy equip rtition between the degrees of freedom, this anisotropization phenomena suggest a kinc of route to equipartition. In this thesis we show that the particle-particle resonances and mode oscillation of the beam-particle resonances lead to the anisotropization of the beam, that is, both the envelope ratio and the emittance ratio are different from one. We propose that this anisotropy is responsible for the beam's equipartitioning. The results suggest that the beam remains equipartitioned when it exhibits a macroscopic anisotropy, which is characterized by the following properties: the development of an elliptical shape with increasing size along the x-direction, the presence of a coupling between transversal e ittances, halo formation along a preferential direction, stationarity of the temperature and a growth of the entropy in the cascade form. We call the state characterized by these properties as an anisotropic equipartition state.

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Informática e Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2006

Neste trabalho estudaremos o comportamento de um feixe de partículas carregadas, radialmente simétrico, quando este élançado em um canal solenoidal com campo magnético constante. Se esse feixe for denso e se propagar com uma velocidade muito menor que a da luz, sofrerá um forte efeito de repulsão Coulombiana, a qual competirá com a força magnética externa do canal solenoidal. Em um dado momento, entre o regime de transição do estado inicial para o estado final de relaxação, o feixe ejetará partículas do seu núcleo para a borda e, esse processo se intensificará à medida que o feixe se propaga no canal solenoidal. Analisaremos esse fenômeno de maneira detalhada, tanto para feixes com temperaturas quanto para feixes frios. Para isso, construiremos modelos numéricos e analíticos, onde ambos estabelecerão parâmetros que permitam otimizar o tempo de vida do feixe dentro do canal solenoidal até a primeira ejeção de partículas, [1], [2], [3], [4]. Com o intuito de entendermos a dinâmica do sistema como um todo, também estudaremos o estado estacionário do feixe. Para tanto, utilizaremos técnicas Lagrangeanas e quantidade conservadas, como a energia total, a fim de determinarmos a emitância do estado relaxado [5], [6]. / In this work, we will study the behavior of a charged particle beam, radially symmet- rical, when it is launched in a solenoidal channel with constant magnetic field. If the beam is dense and propagate with speed much slower than the light, it will undergo a strong effect of Coulomb repulsion, which compete with the strength of the external magnetic solenoidal channel. At a certain point, between the transition from initial state to the ultimate state of relaxation, the beam will eject particles from the core to its edge, and this process will intensify as the beam propagates in the channel solenoidal. We will analyze this phenomenon in detail either for cold beams as for beams with temperature. To do this, we will construct analytical and numerical models, which both provide parameters to optimize the lifetime of the beam inside the solenoidal channel until the first ejection of particles, [1], [2], [3], [4]. In order to understand the dynamics of the system as a whole, we will also study the relaxed state of the beam. For this purpose, we will use Lagrangian techniques and conserved quantities, as the total energy, with the purpose of determine the emittance of the relaxed state [5], [6].