Este trabalho consiste na elaboração conceitual de uma cavidade coaxial que possua a seletividade de modos necessária para obter um girotron que opere em regime contínuo e em modo único de alta ordem, com potência de radiação em torno de um megawatt e frequência de 280 GHz. Uma discriminação radial de modos é conseguida explorando as diferenças nas estruturas transversais dos modos competidores, investigando a geometria adequada para o tarugo central cônico, como também utilizando-se da seletividade ôhmica. Para modos cujas autofreqüências são próximas, pode-se fazer com que os fatores Qt associados a estes modos sejam significativamente diferentes para assegurar uma seleção efetiva de modos. Em um dos ressoadores estudos neste trabalho, a separação em freqüência entre o modo de interesse TE12,7, e o seu competidor mais próximo TE36,9.1 é de aproximadamente 0,1%, enquanto que a razão entre os fatores Qt correspondentes setá em torno de 3,0, fazendo com que este modo parasita não seja excitado. É realizado um estudo comparativo entre as correntes de partida para a cavidade vazia e coaxial. Este estudo indica que a cavidade coaxial é menos susceptível às oscilações parasitas do que a cavidade vazia. Também se discutem a implicações da geometria da cavidade no aquecimento de suas paredes devido ao efeito ôhmico. Derivam-se expressões analíticas para a corrente limite e para a redução na tensão de aceleração do feixe devido ao efeito de cargas espaciais, e utilizam-se tais resultados em feixes de elétrons de diversas características. Considerando o efeito de cargas espaciais, o ressoador coaxial mostra-se mais atrativo do que a cavidade vazia. Finalmente, considera-se o modelo autoconsistente do girotron para encontrar sua eficiência. As eficiências do girotron que utiliza cavidade coaxial são comparáveis às do girotron que utiliza cavidade vazia.

Este trabalho tem por objetivo projetar e otimizar conceitualmente uma fonte de íons do tipo Kaufman. Por ter uma larga aplicação no tratamento de superfície de materiais, esta fonte de íons é parte de um projeto de uma Estação Experimental para Processamento de Materiais para o Laboratório de Plasmas e Processos do ITA. Uma fonte de íons do tipo Kaufman pode ser dividida basicamente em duas partes: uma câmara de descarga onde um gás é ionizado pelo bombardeamento de elétrons emitidos por um catodo e grades para a extração e aceleração dos íons de maneira a produzir o feixe. Partindo da energia e da corrente do feixe de íons utilizando os códigos numéricos desenvolvidos no Laboratório Associado de Plasmas - LAP do Instituto Nacioanl de Pesquisas Espaciais - INPE. Com este estudo estabeleceram-se os potenciais qua devem ser aplicados nas grades de extração e aceleração de forma a produzir um feixe o mais colimado possível e com a energia e corrente requeridas. Destes códigos foram extraídos, também, os parâmetros de plasma, tais como, densidade eletrônica, corrente de descarga e taxa de fluxo de gás neutro. Estes perâmetros estabelecem, então, a meta para o estudo e projeto da câmara de ionização. Utilizando o código KARAT, o qual é baseado no método partícula-em-célula (PIC), foi projetada e otimizada a câmara de descarga. Foram estudados o comprimento da câmara, o tipo de catodo (com relação à emissão e geometria), o efeito sobre os elétrons primários da introdução de grades próximas ao catodo e às laterais da câmara e, por último, os tipos de configurações magnéticas com diferentes valores para se gerar um adequado confinamento magnético.

Este trabalho apresenta a construção e o desenvolvimento e a caracterização de um canhão de elétrons pulsado de alta intensidade baseado em um pseudospark (PS). O PS é um dispositivo capaz de controlar altas tensões e é embasado em uma descarga pulsada de catodo oco. Este dispositivo será parte integrante do sistema necessário para o emprego da técnica de Velocimetria por Fluorescência por Feixe de Elétrons (EBFV) em túneis de choque hipersônicos para medidas de velocidade e de densidade do escoamento hipersônico. Inicialmente, o PS foi concebido em uma configuração contendo doze eletrodos. Após alguns estudos, chegou-se a uma versão final de três eletrodos, resultando em uma simplificação do projeto e operacionalidade do canhão. O pseudospark de três eletrodos foi caracterizado por meio das curvas de tensão de ruptura em função da pressão (curva de Paschen) utilizando cinco gases (He, Ar, Ne, N2 e ar sintético). O PS investigado demonstrou ser uma promissora fonte de feixe de elétrons colimado com alto brilho e alta intensidade. A caracterização do feixe foi feita com o uso de dois transformadores de corrente e de fotos digitais. Foi constatado que o feixe gerado pode se propagar alguns centímetros sem o uso de lentes magnéticas. As análises ainda mostraram que a duração do pulso foi de cerca de 70 ns, que o diâmetro do feixe é de aproximadamente 5 mm e que sua densidade de corrente é de cerca de 407 A/cm. Foram obtidos os espectros de emissão dos gases acima citados excitados pelo feixe de elétrons em condições estáticas. No caso do nitrogênio, sua temperatura vibracional calculada pelo método de Boltzmann foi de aproximadamente 4200 K.

Os aceleradores lineares vêm substituindo gradativamente os irradiadores de fontes gama nos Serviços de Radioterapia no Brasil. Consequentemente, existe a necessidade de aquisição de câmaras de ionização para uso em dosimetria dos feixes de radiação X e de elétrons dos aceleradores lineares. Entretanto, as câmaras de ionização comerciais para radioterapia apresentam alto custo e todas são importadas. Este trabalho teve como objetivo principal projetar, construir e caracterizar câmaras de ionização de placas paralelas em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores clínicos. Foram desenvolvidas cinco câmaras de ionização utilizando-se acrílico como material principal e tintas de grafite e de prata para a confecção dos eletrodos coletores. Uma das câmaras de ionização é a prova dágua. Todas as câmaras de ionização foram submetidas a feixes de radiação no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN e em três Serviços de Radioterapia na cidade de São Paulo onde foram realizados testes, como: tempo de estabilização, repetibilidade da resposta, estabilidade a médio prazo, corrente de fuga, corrente de saturação, eficiência de coleção de íons, linearidade de resposta, variação da resposta com a distância fonte-detector, efeito de polaridade, efeito cabo, simetria das câmaras de ionização, dependência angular. Além disso, as cinco câmaras de ionização foram calibradas em feixes padronizados de radiação gama, para aplicação em aceleradores clínicos de radioterapia. Os resultados foram satisfatórios para todos os testes realizados, mesmo para o efeito de polaridade no qual o resultado não foi menor que 1%; está de acordo com as câmaras comerciais reportadas na literatura. Assim, as câmaras de ionização desenvolvidas neste trabalho representam a possibilidade de uso em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores lineares em Serviços de Radioterapia. / Linear accelerators are gradually replacing the gamma radiation sources in the Brazilian Radiotherapy Services. Consequently, there is a need for the acquisition of ionization chambers for dosimetry of X-ray and electron beams of linear accelerators. However, the commercial radiotherapy ionization chambers are expensive and they all are imported. The objectives of this work were to design, build and characterize parallel plates ionization chambers to be used in electron beam dosimetry of clinical accelerators. Five ionization chambers were developed using acrylic as main material, and their collecting electrodes were made using graphite and silver paint. One of the ionization chambers is waterproof. All the ionization chambers were tested in the radiation beams of the Calibration Laboratory of Instruments of IPEN, and they were also tested in three Radiotherapy Services of the São Paulo city. The testes performed were: stabilization time, short-term and mediu-term stability tests, leakage current, saturation curve, ion collection efficiency, linearity curve, response in relation to the distance variation, polarity effect, cable effect, symmetry test and angular dependence test. Furthermore, the ionization chambers were calibrated in gamma radiation standard beams, for application in the radiotherapy clinical accelerators. The results of the ionization chambers were satisfactory for all the tests applied, even for the polarity effect test where the response was higher than 1%; this result agrees with the results of commercial ionization chambers reported in literature. The developed ionization chambers in this work show the possibility of their application in dosimetry of electron beams of linear accelerators of Radiotherapy Services.

Os aceleradores lineares vêm substituindo gradativamente os irradiadores de fontes gama nos Serviços de Radioterapia no Brasil. Consequentemente, existe a necessidade de aquisição de câmaras de ionização para uso em dosimetria dos feixes de radiação X e de elétrons dos aceleradores lineares. Entretanto, as câmaras de ionização comerciais para radioterapia apresentam alto custo e todas são importadas. Este trabalho teve como objetivo principal projetar, construir e caracterizar câmaras de ionização de placas paralelas em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores clínicos. Foram desenvolvidas cinco câmaras de ionização utilizando-se acrílico como material principal e tintas de grafite e de prata para a confecção dos eletrodos coletores. Uma das câmaras de ionização é a prova dágua. Todas as câmaras de ionização foram submetidas a feixes de radiação no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN e em três Serviços de Radioterapia na cidade de São Paulo onde foram realizados testes, como: tempo de estabilização, repetibilidade da resposta, estabilidade a médio prazo, corrente de fuga, corrente de saturação, eficiência de coleção de íons, linearidade de resposta, variação da resposta com a distância fonte-detector, efeito de polaridade, efeito cabo, simetria das câmaras de ionização, dependência angular. Além disso, as cinco câmaras de ionização foram calibradas em feixes padronizados de radiação gama, para aplicação em aceleradores clínicos de radioterapia. Os resultados foram satisfatórios para todos os testes realizados, mesmo para o efeito de polaridade no qual o resultado não foi menor que 1%; está de acordo com as câmaras comerciais reportadas na literatura. Assim, as câmaras de ionização desenvolvidas neste trabalho representam a possibilidade de uso em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores lineares em Serviços de Radioterapia. / Linear accelerators are gradually replacing the gamma radiation sources in the Brazilian Radiotherapy Services. Consequently, there is a need for the acquisition of ionization chambers for dosimetry of X-ray and electron beams of linear accelerators. However, the commercial radiotherapy ionization chambers are expensive and they all are imported. The objectives of this work were to design, build and characterize parallel plates ionization chambers to be used in electron beam dosimetry of clinical accelerators. Five ionization chambers were developed using acrylic as main material, and their collecting electrodes were made using graphite and silver paint. One of the ionization chambers is waterproof. All the ionization chambers were tested in the radiation beams of the Calibration Laboratory of Instruments of IPEN, and they were also tested in three Radiotherapy Services of the São Paulo city. The testes performed were: stabilization time, short-term and mediu-term stability tests, leakage current, saturation curve, ion collection efficiency, linearity curve, response in relation to the distance variation, polarity effect, cable effect, symmetry test and angular dependence test. Furthermore, the ionization chambers were calibrated in gamma radiation standard beams, for application in the radiotherapy clinical accelerators. The results of the ionization chambers were satisfactory for all the tests applied, even for the polarity effect test where the response was higher than 1%; this result agrees with the results of commercial ionization chambers reported in literature. The developed ionization chambers in this work show the possibility of their application in dosimetry of electron beams of linear accelerators of Radiotherapy Services.

Foram realizados estudos sobre as propriedades ópticas, através das medidas de índice de refração e coeficiente de absorção, dos materiais pentóxido de tântalo ( Ta2O5 ) e óxido de zircônio ( ZrO2 ), na forma de filmes finos, antes e após tratamento térmico. Os filmes foram produzidos utilizando a técnica de evaporação por feixe de elétrons, com a pressão residual de oxigênio de 1,0.10-4 torr, e a temperatura de 135C, em substrato de vidro BK-7. Foram utilizadas duas técnicas de caracterização óptica: elipsometria e o método de envelope. Também foi utilizada a difração de raios-x de baixo ângulo para medida da espessura dos filmes.

As indústrias têxteis desempenham um importante papel na economia nacional e mundial. Entretanto, do ponto de vista ambiental, suas atividades são consideradas como potencialmente poluidoras e utilizadoras de recursos naturais. Os corantes azo reativos são os principais corantes utilizados no setor para o tingimento do algodão no Brasil e no mundo. Devido à sua baixa fixação à fibra e a variações no processo de produção, cerca de 30 % da concentração inicial utilizada nos banhos de tingimento são perdidos e vão compor o efluente final. Esses compostos apresentam uma baixa biodegradabilidade e elevada solubilidade em água e, por isso, não são completamente removidos pelos processos biológicos convencionais. Os corantes quando descartados sem tratamento adequado no corpo dágua receptor podem causar modificações estéticas, alterar a fotossíntese e a solubilidade dos gases, além de serem tóxicos e genotóxicos para a biota. Os principais objetivos do trabalho foram avaliar a toxicidade e genotoxicidade de dois diferentes corantes azo reativos (Remazol Preto B RPB e Remazol Alaranjado 3R R3AR) e a eficiência de redução da cor e toxicidade após o uso da radiação com feixe de elétrons. Também foi analisada a toxicidade dos corantes em diferentes formas químicas, que podem ser encontradas nos efluentes. Os ensaios de toxicidade aguda realizados com Vibrio fischeri, Daphnia similis e Biomphalaria glabrata evidenciaram diferentes padrões de resposta para os corantes. Os dois corantes em suas formas químicas foram levemente tóxicos para Vibrio fischeri, com exceção da forma vinilsulfona do corante RPB que foi tóxico (CE(I)5015min = 6,23 mg L-1). Nos ensaios com Daphnia similis, o corante RPB foi levemente tóxico na sua forma original, sulfatoetilsulfona (CE(I)5048h = 91,25 mg L-1) e não apresentou toxicidade nas demais formas químicas. Entretanto, o corante RA3R foi tóxico para o dafnídeo, sendo muito tóxico na forma vinilsulfona (CE(I)5048h = 0,54 mg L-1). Não foi observada toxicidade nos ensaios com o organismo Biomphalaria glabrata. A toxicidade crônica foi avaliada com o organismo Ceriodaphnia dubia e o corante RPB apresentou valores de CENO e CEO iguais a 12,5 e 25 mg L-1, respectivamente, para a forma sulfatoetilsulfona. Após a hidrólise do corante (vinilsulfona e hidroxietilsulfona) foi observado um aumento os valores obtidos de CENO e CEO. Não foi verificado efeito crônico para o corante R3AR e suas formas químicas. O teste do cometa adaptado para o caramujo Biomphalaria glabrata foi utilizado para avaliar a genotoxicidade dos corantes. O corante RPB apresentou genotoxicidade nas concentrações mais elevadas (1 e 2 g L-1), com valores de dano quantitativo de 117 e 112 e o R3AR não foi genotóxico. O uso da radiação com feixes de elétrons demonstrou eficácia na remoção da cor dos corantes. Com a dose de 10 kGy foi possível uma redução de 97,64 % para RPB e de 96,8 % para R3AR. Após irradiação do corante RPB com a dose de 10 kGy foi evidenciada uma redução de 59,52 % da toxicidade aguda avaliada com Vibrio fischeri. Nas demais doses não houve redução significativa, assim como na avaliação com Daphnia similis, onde os valores de CE(I)5048h obtidos foram menores que o corante não irradiado. O corante R3AR apresentou diminuição da toxicidade mais acentuada após a radiação quando comparado com o RPB, com reduções de 82,95 % (V. fischeri) e 71,26 % (D. similis) com 10 kGy. / The textile industries play an important role in national and global economy. But, their activities are considered potentially polluting. The use of large volumes of water and the production of colored wastewater with high organic matter are among the main issues raised, especially during the stage of dyeing and washing of the textile process. The reactive azo dyes are the main colors used in the industry for dyeing of cotton in Brazil and worldwide. Because of its low setting and variations in the fiber production process, about 30% of the initial concentration used in the dyeing baths are lost and will compose the final effluent. These compounds have a low biodegradability, are highly soluble in water and therefore are not completely removed by conventional biological processes. In addition, other processes do not promote degradation but the tranference to solid environment. The dyes discarded without treatment in the water body can cause aesthetic modifications, alter photosynthesis and gas solubility, as well as being toxic and genotoxic. The main objectives of this study were to evaluate the toxicity and genotoxicity of two reactive azo dyes (Remazol Black B - RPB and Remazol Orange 3R R3AR) and the percentage of color and toxicity reduction after the use of electron beam radiation. The acute toxicity assays performed with Vibrio fischeri, Daphnia similis and Biomphalaria glabrata showed different response patterns for dyes. The different chemical forms of dyes were slightly toxic to Vibrio fischeri and only the RPB dye (vinylsulphone) was toxic (EC5015min = 6,23 mg L-1). In tests with Daphnia similis, the dye RPB was slightly toxic in its patern form, sulphatoethylsulphone, (CE5048h = 91,25 mg L-1) and showed no toxicity in other chemical forms. However, the RA3R dye was toxic to the dafnids and the vinylsulphone form very toxic (EC5048h = 0,54 mg L-1). No toxicity was observed in Biomphalaria glabrata assays. Chronic toxicity was assessed with the organism Ceriodaphnia dubia and the NOEC and OEC values of RPB dye (sulphatoethylsulphone) were 12.5 and 25 mg L-1, respectively. After hydrolysis of the dye (vinylsulphone and hydroxyethylsulphone) was shown to increase the values obtained from the NOEC ans OEC. There was no chronic effect for the R3AR dye and its chemical forms to C. dubia. The comet assay adapted to hemocytes of Biomphalaria glabrata was used to assess the genotoxicity of the dyes. The RPB dye was genotoxic at highest concentrations (1 and 2 g L-1), with quantitative values of DNA damage equal to 117 and 112 and the R3AR dye was not genotoxic. The use of radiation with electron beams have proven effective in removing the color dyes. With a dose of 10 kGy a reduction of 97.64% and 96.8% for R3AR and RPB, respectively, was achievied. Possibly, the color removal was mainly due to the interaction of reactive species such as hydroxyl radicals generated in the radiolysis of water after the radiation beam of electrons. After radiation of the RPB dye a dose of 10 kGy reduced 59.52 % of the acute toxicity measured with Vibrio fischeri. For the other doses there was no significant reduction, as well as with Daphnia similis, where the values of EC5048h obtained were smaller than the non-irradiated dye. The R3AR dye showed better decreased toxicity after radiation when compared with the RPB, with reductions of 82.95% (V. fischeri) and 71.26% (D. similis) with 10 kGy.

As indústrias têxteis desempenham um importante papel na economia nacional e mundial. Entretanto, do ponto de vista ambiental, suas atividades são consideradas como potencialmente poluidoras e utilizadoras de recursos naturais. Os corantes azo reativos são os principais corantes utilizados no setor para o tingimento do algodão no Brasil e no mundo. Devido à sua baixa fixação à fibra e a variações no processo de produção, cerca de 30 % da concentração inicial utilizada nos banhos de tingimento são perdidos e vão compor o efluente final. Esses compostos apresentam uma baixa biodegradabilidade e elevada solubilidade em água e, por isso, não são completamente removidos pelos processos biológicos convencionais. Os corantes quando descartados sem tratamento adequado no corpo dágua receptor podem causar modificações estéticas, alterar a fotossíntese e a solubilidade dos gases, além de serem tóxicos e genotóxicos para a biota. Os principais objetivos do trabalho foram avaliar a toxicidade e genotoxicidade de dois diferentes corantes azo reativos (Remazol Preto B RPB e Remazol Alaranjado 3R R3AR) e a eficiência de redução da cor e toxicidade após o uso da radiação com feixe de elétrons. Também foi analisada a toxicidade dos corantes em diferentes formas químicas, que podem ser encontradas nos efluentes. Os ensaios de toxicidade aguda realizados com Vibrio fischeri, Daphnia similis e Biomphalaria glabrata evidenciaram diferentes padrões de resposta para os corantes. Os dois corantes em suas formas químicas foram levemente tóxicos para Vibrio fischeri, com exceção da forma vinilsulfona do corante RPB que foi tóxico (CE(I)5015min = 6,23 mg L-1). Nos ensaios com Daphnia similis, o corante RPB foi levemente tóxico na sua forma original, sulfatoetilsulfona (CE(I)5048h = 91,25 mg L-1) e não apresentou toxicidade nas demais formas químicas. Entretanto, o corante RA3R foi tóxico para o dafnídeo, sendo muito tóxico na forma vinilsulfona (CE(I)5048h = 0,54 mg L-1). Não foi observada toxicidade nos ensaios com o organismo Biomphalaria glabrata. A toxicidade crônica foi avaliada com o organismo Ceriodaphnia dubia e o corante RPB apresentou valores de CENO e CEO iguais a 12,5 e 25 mg L-1, respectivamente, para a forma sulfatoetilsulfona. Após a hidrólise do corante (vinilsulfona e hidroxietilsulfona) foi observado um aumento os valores obtidos de CENO e CEO. Não foi verificado efeito crônico para o corante R3AR e suas formas químicas. O teste do cometa adaptado para o caramujo Biomphalaria glabrata foi utilizado para avaliar a genotoxicidade dos corantes. O corante RPB apresentou genotoxicidade nas concentrações mais elevadas (1 e 2 g L-1), com valores de dano quantitativo de 117 e 112 e o R3AR não foi genotóxico. O uso da radiação com feixes de elétrons demonstrou eficácia na remoção da cor dos corantes. Com a dose de 10 kGy foi possível uma redução de 97,64 % para RPB e de 96,8 % para R3AR. Após irradiação do corante RPB com a dose de 10 kGy foi evidenciada uma redução de 59,52 % da toxicidade aguda avaliada com Vibrio fischeri. Nas demais doses não houve redução significativa, assim como na avaliação com Daphnia similis, onde os valores de CE(I)5048h obtidos foram menores que o corante não irradiado. O corante R3AR apresentou diminuição da toxicidade mais acentuada após a radiação quando comparado com o RPB, com reduções de 82,95 % (V. fischeri) e 71,26 % (D. similis) com 10 kGy. / The textile industries play an important role in national and global economy. But, their activities are considered potentially polluting. The use of large volumes of water and the production of colored wastewater with high organic matter are among the main issues raised, especially during the stage of dyeing and washing of the textile process. The reactive azo dyes are the main colors used in the industry for dyeing of cotton in Brazil and worldwide. Because of its low setting and variations in the fiber production process, about 30% of the initial concentration used in the dyeing baths are lost and will compose the final effluent. These compounds have a low biodegradability, are highly soluble in water and therefore are not completely removed by conventional biological processes. In addition, other processes do not promote degradation but the tranference to solid environment. The dyes discarded without treatment in the water body can cause aesthetic modifications, alter photosynthesis and gas solubility, as well as being toxic and genotoxic. The main objectives of this study were to evaluate the toxicity and genotoxicity of two reactive azo dyes (Remazol Black B - RPB and Remazol Orange 3R R3AR) and the percentage of color and toxicity reduction after the use of electron beam radiation. The acute toxicity assays performed with Vibrio fischeri, Daphnia similis and Biomphalaria glabrata showed different response patterns for dyes. The different chemical forms of dyes were slightly toxic to Vibrio fischeri and only the RPB dye (vinylsulphone) was toxic (EC5015min = 6,23 mg L-1). In tests with Daphnia similis, the dye RPB was slightly toxic in its patern form, sulphatoethylsulphone, (CE5048h = 91,25 mg L-1) and showed no toxicity in other chemical forms. However, the RA3R dye was toxic to the dafnids and the vinylsulphone form very toxic (EC5048h = 0,54 mg L-1). No toxicity was observed in Biomphalaria glabrata assays. Chronic toxicity was assessed with the organism Ceriodaphnia dubia and the NOEC and OEC values of RPB dye (sulphatoethylsulphone) were 12.5 and 25 mg L-1, respectively. After hydrolysis of the dye (vinylsulphone and hydroxyethylsulphone) was shown to increase the values obtained from the NOEC ans OEC. There was no chronic effect for the R3AR dye and its chemical forms to C. dubia. The comet assay adapted to hemocytes of Biomphalaria glabrata was used to assess the genotoxicity of the dyes. The RPB dye was genotoxic at highest concentrations (1 and 2 g L-1), with quantitative values of DNA damage equal to 117 and 112 and the R3AR dye was not genotoxic. The use of radiation with electron beams have proven effective in removing the color dyes. With a dose of 10 kGy a reduction of 97.64% and 96.8% for R3AR and RPB, respectively, was achievied. Possibly, the color removal was mainly due to the interaction of reactive species such as hydroxyl radicals generated in the radiolysis of water after the radiation beam of electrons. After radiation of the RPB dye a dose of 10 kGy reduced 59.52 % of the acute toxicity measured with Vibrio fischeri. For the other doses there was no significant reduction, as well as with Daphnia similis, where the values of EC5048h obtained were smaller than the non-irradiated dye. The R3AR dye showed better decreased toxicity after radiation when compared with the RPB, with reductions of 82.95% (V. fischeri) and 71.26% (D. similis) with 10 kGy.

O Laboratório do Acelerador Linear (LAL) do Instituto de Física da Universidade de São Paulo está construindo um acelerador de elétrons do tipo Mícrotron. O acelerador possui dois estágios de aceleração: o Mícrotron booster e o Mícrotron Principal. Atualmente, o sistema injetor do acelerador, que é um acelerador linear, dispõe de um feixe de elétrons de 1,9 MeV. Este feixe será inserido no primeiro estágio de aceleração, o Mícrotron booster, que já está construído e será testado em breve. Sua função é elevar a energia do feixe para 5 MeV. O objetivo deste trabalho é o de otimizar os parâmetros de operação do Mícrotron booster por meio de simulação. Também tivemos como objetivo estudar a viabilidade da adaptação do projeto original, com feixe de entrada de 1,765 MeV, para um feixe de entrada de 1,9 MeV. Tendo como foco principal encontrar a admitância do acelerador, foram desenvolvidas algumas rotinas de simulação. A admitância do Mícrotron booster para um feixe de 1,765 MeV foi calculada em 3,08 pi mm.mrad, 0,58 pi mm.mrad e 0,38 pi keV.rad para os espaços de fase horizontal, vertical e longitudinal, respectivamente. Para o feixe de 1,9 MeV, uma condição de aceleração foi encontrada e os valores de admitância foram 3,65 pi mm.mrad, 0,62 pi mm.mrad e 0,77 pi keV.rad para os mesmos espaços de fase. Dados de caracterizações do feixe, realizados em trabalhos anteriores foram utilizados para determinar a configuração das lentes quadrupolares responsáveis pela inserção do feixe no acelerador. Tais simulações darão suporte ao início de operação do Mícrotron booster, auxiliando na determinação dos parâmetros iniciais de operação e otimização dos parâmetros finais. / The Laboratório do Acelerador Linear is building a racetrack microtron electron accelerator. It has two acceleration stages: the booster and the main microtron. The injection system has already been commissioned and is delivering a 1.9-MeV continuous wave beam. This beam will be injected in the booster stage, which is ready to be commissioned, and should increase the energy to 5 MeV. The aim of this work is to optimize the operation parameters of the booster stage by means of simulation tools. We also studied the feasibility of injecting the 1.9 MeV beam in the booster, which has been designed to operate with a 1.765 MeV beam. Some simulation routines had to be developed in order to determine the admittance of the booster stage. For the 1.765 MeV beam the admittances were determined to be 3.08 pi mm.mrad, 0.58 pi mm.mrad, and 0.38 pi keV.rad for the transverse horizontal, transverse vertical, and longitudinal phase spaces, respectively. For the 1.9 MeV injection beam we were able to find a viable acceleration condition, with slightly better admittances: 3.65 pi mm.mrad, 0.62 pi mm.mrad, and 0.77 pi keV.rad, for the same phase spaces cited above. The injection beam has been characterized previously, and the available data were used, in the simulation codes, to match the transverse beam emittances of the injector to the transverse beam admittances of the booster. The phase space manipulations were accomplished by tuning a quadrupole triplet placed before the booster entrance. These simulations are intended as a supporting tool for the commissioning of the booster stage, helping the experimental determination of the working parameters and their optimization.

O Laboratório do Acelerador Linear (LAL) do Instituto de Física da Universidade de São Paulo está construindo um acelerador de elétrons do tipo Mícrotron. O acelerador possui dois estágios de aceleração: o Mícrotron booster e o Mícrotron Principal. Atualmente, o sistema injetor do acelerador, que é um acelerador linear, dispõe de um feixe de elétrons de 1,9 MeV. Este feixe será inserido no primeiro estágio de aceleração, o Mícrotron booster, que já está construído e será testado em breve. Sua função é elevar a energia do feixe para 5 MeV. O objetivo deste trabalho é o de otimizar os parâmetros de operação do Mícrotron booster por meio de simulação. Também tivemos como objetivo estudar a viabilidade da adaptação do projeto original, com feixe de entrada de 1,765 MeV, para um feixe de entrada de 1,9 MeV. Tendo como foco principal encontrar a admitância do acelerador, foram desenvolvidas algumas rotinas de simulação. A admitância do Mícrotron booster para um feixe de 1,765 MeV foi calculada em 3,08 pi mm.mrad, 0,58 pi mm.mrad e 0,38 pi keV.rad para os espaços de fase horizontal, vertical e longitudinal, respectivamente. Para o feixe de 1,9 MeV, uma condição de aceleração foi encontrada e os valores de admitância foram 3,65 pi mm.mrad, 0,62 pi mm.mrad e 0,77 pi keV.rad para os mesmos espaços de fase. Dados de caracterizações do feixe, realizados em trabalhos anteriores foram utilizados para determinar a configuração das lentes quadrupolares responsáveis pela inserção do feixe no acelerador. Tais simulações darão suporte ao início de operação do Mícrotron booster, auxiliando na determinação dos parâmetros iniciais de operação e otimização dos parâmetros finais. / The Laboratório do Acelerador Linear is building a racetrack microtron electron accelerator. It has two acceleration stages: the booster and the main microtron. The injection system has already been commissioned and is delivering a 1.9-MeV continuous wave beam. This beam will be injected in the booster stage, which is ready to be commissioned, and should increase the energy to 5 MeV. The aim of this work is to optimize the operation parameters of the booster stage by means of simulation tools. We also studied the feasibility of injecting the 1.9 MeV beam in the booster, which has been designed to operate with a 1.765 MeV beam. Some simulation routines had to be developed in order to determine the admittance of the booster stage. For the 1.765 MeV beam the admittances were determined to be 3.08 pi mm.mrad, 0.58 pi mm.mrad, and 0.38 pi keV.rad for the transverse horizontal, transverse vertical, and longitudinal phase spaces, respectively. For the 1.9 MeV injection beam we were able to find a viable acceleration condition, with slightly better admittances: 3.65 pi mm.mrad, 0.62 pi mm.mrad, and 0.77 pi keV.rad, for the same phase spaces cited above. The injection beam has been characterized previously, and the available data were used, in the simulation codes, to match the transverse beam emittances of the injector to the transverse beam admittances of the booster. The phase space manipulations were accomplished by tuning a quadrupole triplet placed before the booster entrance. These simulations are intended as a supporting tool for the commissioning of the booster stage, helping the experimental determination of the working parameters and their optimization.