Modelagem dos dispositivos magnéticos de um Laser de Elétrons Livres
     Numerical Modeling of Magnetic Devices for a Free Electron Laser

Rubem Caetano, João Manoel Barbosa Pereira, Ricardo M. O. Galvão, Geraldo Cernicchiaro

Resumo


Laser de Elétrons Livres (do inglês Free Electron Laser - FEL) é uma fonte para geração de radiação eletromagnética, com características de Laser, baseada na interação de um feixe de elétrons relativístico com um campo magnético estático ondulado, proporcionado por um dispositivo de inserção denominado Ondulador. O Ondulador é construído com imãs permanentes e atua como amplificador óptico e cavidade ressonante. O feixe relativístico, obtido a partir de um acelerador eletrostático linear, tem sua trajetória controlada por dispositivos magnéticos, Dipolos e Quadrupolos, de modo a injetar os elétrons convenientemente no Ondulador. Este trabalho descreve a função destes elementos magnéticos (Dipolo, Quadrupolo e Ondulador) em um FEL, bem como, sua modelagem numérica. O Dipolo e o Quadrupolo descritos são do tipo solenoide. Os dipolos permitem deflexionar, e direcionar, o feixe de elétrons e os Quadrupolos, atuam como lentes convergentes que corrigem a divergência do feixe. Os modelos numéricos, descritos de modo didático, foram implementados utilizando a plataforma de simulação COMSOL Multiphysics.

 Palavras chave: Laser de Elétrons Livres, dispositivos magnéticos, modelagens numéricas.

 Abstract:
Free Electron Laser  is a source for generating electromagnetic radiation, with laser characteristics, based on the interaction of a relativistic electrons beam with a undulated static magnetic field, provided by an insertion device called undulator. The undulator  is built with permanent magnets and it acts as an optical amplifier and resonant cavity. The relativistic beam is obtained from a linear electrostatic accelerator. Magnetic devices, as dipoles and quadrupoles, allow the control the trajectory in order to inject the electrons conveniently in the undulator. This paper describes the function of these magnetic elements (Dipole, Quadrupole and undulator) in a FEL, as well as its numerical modeling. The Dipole and Quadrupole described are solenoid type. The dipoles allow to deflect the electron beam and the quadrupoles act as converging lenses that correct the beam divergence. The numerical models were implemented using COMSOL Multiphysics simulation platform.

 Keywords: Free Electron Laser, magnetic devices, numerical modeling. 


Palavras-chave


Modelagem numérica; dispositivos magnéticos; Laser de Elétrons Livres

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