Desenvolvimento de um espectrômetro de elétrons para caracterização energética de elétrons acelerados por laser

Abstract

Neste trabalho, foi analisado o movimento de elétrons relativísticos em um campo magnético constante para o desenvolvimento e construção de um espectrômetro de elétrons. Este dispositivo será incluído no sistema de aceleração de elétrons por laser que está sendo desenvolvido no Centro de Lasers e Aplicações do IPEN, para a caracterização do espectro de elétrons com poucas dezenas de MeV. Para a construção do espectrômetro e caracterização energética dos elétrons, desenvolveu-se a equação do desvio transversal dos elétrons, que permitiu determinar os parâmetros adequados para desenhar a região de campo magnético responsável pelo desvio dos elétrons. O espectrômetro é baseado em um dipolo magnético, no qual os elétrons são defletidos de acordo com sua energia cinética, atingindo um cintilador cuja luminescência é captada por um sistema de imageamento otimizado para projetá-la sobre uma câmera digital. Mediante o mapeamento tridimensional do campo magnético, foi determinado como a distância entre os dois magnetos afeta a magnitude do campo, permitindo construir um espectrômetro adequado aos elétrons a serem caracterizados. Para validar as previsões teóricas, foi utilizada uma fonte de estrôncio-90, que emite elétrons em 0,5 MeV e 2,3 MeV, para a qual foi construído um espectrômetro com um campo magnético de 0,1T. Os resultados obtidos, apoiados por simulações de Monte Carlo demonstraram a validade do método desenvolvido para a construção do espectrômetro, o que será de grande importância para a implementação da aceleração de elétrons por laser no IPEN.