Defensa de Trabajo de Titulación Maestría en Física

Resumen

Se conoce como efecto Guiding a la manipulación del movimiento de partículas cargadas por medio de dieléctricos. En este caso, no se utilizan campos electromagnéticos externos para cambiar la trayectoria del haz incidente, sino que debido a la interacción del haz con la superficie del dieléctrico la trayectoria es modificada. Existen múltiples reportes experimentales y teóricos en los que se describen características del fenómeno. Por ejemplo, en investigaciones iniciales se estableció que después de pasar por un capilar la carga y la energía de un haz de iones se conservan. También se han propuesto algunos modelos que explican la desviación del haz inicial en base a la formación de una región cargada que se crea durante la interacción del haz con la superficie del dieléctrico. Es decir, el haz crea un parche de carga que posteriormente lo deflecta formando así un camino autosustentado por el cual se propaga. A pesar de que existe consenso sobre algunos principios fundamentales del proceso, aún quedan preguntas abiertas. Por ejemplo, no se ha realizado un análisis sobre la influencia de la energía del haz incidente en el proceso. Tampoco se ha confirmado experimentalmente la existencia del parche de carga en el dieléctrico. En este trabajo se estudió el efecto Guiding con haces de electrones de energías entre 1 keV y 10 keV sobre una muestra macroscópica plana de borosilicato de 10x10 cm. Se registró la corriente del haz directo y el haz deflectado por medio de una copa de Faraday y una pantalla de fósforo. Se estableció que, a mayor energía del haz incidente, mayor es la corriente del haz dispersado en el plano que forman los vectores de la velocidad inicial del haz incidente y la normal de la muestra de borosilicato proyectada desde el punto de impacto del haz. También se determinó que las pérdidas de energía de los electrones dispersados no son mayores al 10%. Se realizaron varios experimentos para medir el parche de carga en base a mecanismos como polarización de una sonda metálica, transferencia de carga por contacto y desviación de un haz por la fuerza de Coulomb. Se identificaron estados de pre y post irradiación de la placa de borosilicato sin embargo no se logró 12 establecer la magnitud específica del parche de carga. Finalmente, tomando en cuenta que no se observó una deflexión del haz causada por el campo eléctrico creado por el parche de carga, se estimó una cota máxima para la magnitud del parche de carga considerándolo como una carga puntual por simplicidad. El valor estimado para la cota superior bajo la consideración mencionada fue de –3.36 pC para un haz de E=5 keV. Por otra parte, se desarrolló un software para la adquisición automática de datos generados por el electrómetro y la pistola de electrones con su respectivo interfaz de visualización. Este software fue implementado en los lenguajes Python y javascript usando bibliotecas de software libre para la comunicación con los equipos.