Munévar Espitia, EdwinDiaz Gómez, Víctor AlfonsoMunévar Espitia, EdwinLeyva Rojas, José Alfonso2024-07-312024-07-312022-12-12http://hdl.handle.net/11349/39303En la actualidad el uso de aceleradores de partículas de medianas y bajas energías se ha extendido a laboratorios de investigación básica en ciencia de materiales, ciencias biomédicas, entre otros, y en cuanto a aplicaciones las principales se encuentran en la generación de haces de partículas para imagenología y terapia en diferentes áreas de la medicina; en la industria se encuentran en la caracterización y optimización de materiales. En este trabajo se han estudiado los fundamentos físicos de los aceleradores lineales, en particular distintas geometrías y configuraciones de los electrodos del sistema de aceleración, posteriormente se escogió un diseño particular en cuanto a configuración y geometría de electrodos, para su optimización a través de simulaciones computacionales del sistema de aceleración. Finalmente se obtiene un diseño preliminar para una columna de aceleración lineal compacta. Mediante el modelamiento computacional, con la ayuda de plataformas de cálculo tipo MATLAB, estudiamos las líneas equipotenciales, vectores de campo eléctrico y líneas de fuerza, para establecer las diferentes trayectorias a seguir por iones de deuterio, para las líneas de aceleración particulares, dadas las diferentes configuraciones y geometrías de los electrodos que conforman la columna aceleradora. Modelar a partir de una simulación el flujo y la aceleración de los iones de deuterio en una columna aceleradora. El propósito de este trabajo de investigación es determinar si el menisco del plasma y la interfaz del haz se pueden modelar adecuadamente con MATLAB R2020a y, por lo tanto, predecir con éxito la trayectoria de los deuterones y la forma del haz en un amplio rango. Usando MATLAB R2020a y con base en mediciones experimentales del potencial electrostático para una configuración y geometría específicos de los electrodos de la columna aceleradora, se midió una matriz de 6000 datos caracterizado en potencial electrostático en 2d, i.e., V=V(x,y), que se tomó como base para resolver la ecuación para el campo eléctrico: E = −∇V, usando un algoritmo de diferencia central que permite hallar punto a punto cada componente del campo eléctrico (Ex, Ey); determinando la magnitud y dirección de E punto a punto. De tal manera se obtuvo: las líneas equipotenciales del sistema de aceleración, los vectores del campo E en las tres zonas de aceleración al interior de la columna aceleradora, las trayectoria de las partículas (deuterones) aceleradas en la columna en la zona de extracción, la caracterización del movimiento del deuterón en la tercera zona llamada zona de saturación la energía de impacto contra el blanco de los deuterio ionizados. un diseño de la columna aceleradora en 3D, con base en las diferentes columnas estudiadas. A partir de los resultados obtenidos en esta investigación se verifica que la columna seleccionada y su configuración de electrodos funciona para utilizarla en la aplicación médica de BNCT. Se caracteriza la columna partes, materiales y se obtienen finalmente los planos y los diseños tridimensionales de la columna detallando cada una de sus partes y materiales para su futura construcción.Currently, the use of medium- and low-energy particle accelerators has been extended to basic research laboratories in materials science, biomedical sciences, among others, and in terms of applications the main ones are in the generation of particle beams for imaging and therapy in different areas of medicine; in the industry they are in the characterization and optimization of materials. In this work, the physical foundations of linear accelerators have been studied, in particular different geometries and configurations of the electrodes for the acceleration system. A specific design was chosen in terms of configuration and geometry of electrodes, for its optimization through computational modeling of the acceleration system. Finally, a preliminary design for a compact linear acceleration column is obtained. Through a combination of experimental data taking and computational modeling, with the help of MATLAB-type calculation platforms, we study the equipotential lines, electric field vectors, and field lines to establish the different trajectories to be followed by deuterium ions, for the particular acceleration lines, given the different configurations and geometries of the electrodes that make up the accelerator column. To model the flow and acceleration of deuterium ions in an accelerating column. The purpose of this work is to determine whether the plasma meniscus and the beam interface can be properly modeled with MATLAB R2020a and thus, successfully predict the deuteron trajectory and beam shape over a wide range. Using MATLAB R2020a and based on experimental measurements of the electrostatic potential for a specific configuration and geometry of the accelerator column electrodes, a matrix of 6000 data characterized in electrostatic potential in 2d, i.e., V = V (x, y) was measured, which was taken as a basis to solve for the electric field: E = −∇V, using a central difference algorithm that allows one to find point by point each component of the electric field (Ex, Ey). Based on the above, we characterized the accelerating column in terms of the equipotential lines and the E field vector in the three acceleration zones, the trajectory of the particles (deuterons) accelerated in the extraction zone, the deuteron motion in the saturation zone, the kinetic energy of the ionized deuterium beam, and a 3D design based on the different columns studied. From the results obtained in this investigation, it is verified that the selected column and its electrode configuration fulfills the conditions to be used in medical application of BNCT. The column is characterized and the blueprint and three-dimensional designs are finally obtained, describing each of its parts and materials for its future construction.pdfspaAttribution-NoDerivatives 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/Aceleradores linealesTrayectorias iónicasSistemas de extracciónDensidad de corrienteSistemas de aceleraciónBNCTmasterThesisMaestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicasAceleradores de partículasSimulación computacional de haces de ionesBoron Neutron Capture Therapy (BNCT)OpenAccessLinear acceleratorIon pathsExtraction systemsCurrent densityAcceleration systemsBNCTAbierto (Texto Completo)