Description
Como un aporte al estudio de la interacción resonante entre el movimiento de un electrón y el campo eléctrico transvesal de una onda electromagnética estacionaria en presencia de un campo magnético homogeneo estacionario y no estacionario, este trabajo esta dedicado al análisis de la aceleración de electrones utilizando un modo de microondas cilíndrico TE011. Para comprender de una mejor manera la interacción onda partícula, se descompone el campo eléctrico del modo de microondas como la superposición de una onda estacionaria polarizada circularmente de derecha y una de izquierda. Dicha descomposición puede realizarse sin recurrir a ningún tipo de aproximación. La trayectoria, la energía y la diferencia de fase del electrón se determinan mediante la solución numérica de la ecuación relativista de Newton-Lorentz utilizando un esquema en diferencias finitas. Para un electrón inyectado longitudinalmente con una energía de 6 keV y que parte en el punto medio radial de la cavidad, éste alcanza una energía cercana a los 160 keV utilizando una amplitud de campo eléctrico de 14 kV/cm y una frecuencia de 2.45 GHz. Estos resultados son contrastados con los obtenidos para otros dos puntos de inyección situados en distintas posiciones radiales. Esto con el proposito de identificar la variación de la ganancia energética en función del punto de inyección. Adicionalmente, se determina la razón óptima de crecimiento del campo magnético para sostener la interacción resonante en el tiempo. Se contrastan los resultados obtenidos mediante la solución numérica de la ecuación de Newton-Lorentz con la solución del sistema de ecuaciones diferenciales del esquema Gyrac mediante la implementación del método de Runge-Kutta de cuarto orden. Para un electrón que parte desde el reposo y situado en el punto medio radial del plano central transversal de la cavidad, éste alcanza una energía cercana a los 560 keV en 625 ciclos del campo de microondas. Los resultados sugieren que es posible optimizar la interacción onda partícula utilizando el modo cilíndrico TE011 a lo largo del tiempo.
