Dissertação

Modelling ultra-high frequency x-ray emission in particle in cell codes EVALUATED

Os processos de radiação em plasmas são de extrema relevância num vasto número de áreas desde a astrofísica à microscopia. Esses processos estão geralmente associados ao movimento de muitos electrões, onde os efeitos colectivos de plasma podem ser importantes. Deste modo, a compreensão desses processos requer usualmente modelação numérica e em particular, os códigos Particle-In-Cell conseguem descrever com precisão o movimento de cada partícula, no entanto, apresentam limitações a captar a radiação por ela emitida, dada a diferença entre as escalas temporais do movimento da partícula e da radiação emitida. Actualmente os diagnósticos de radiação são apenas capazes de capturar as propriedades espectrais da luz emitida. Este trabalho descreve um novo diagnóstico de radiação que captura as propriedades espacio-temporais da radiação, potencialmente úteis na identificação de cenários astrofísicos ou no aperfeiçoamento das fontes de radiação. O algoritmo implementado é ideal para descrever a radiação de muitas partículas e foi totalmente integrado no código PIC OSIRIS, estando agora pronto para ser aplicado a qualquer cenário de emissão de radiação. Este algoritmo permite que o detector tenha uma resolução temporal arbitrariamente alta sem afetar significativamente a carga computacional. Mostra-se que a ferramenta recupera os espectros teóricos para cenários de emissão de radiação bem conhecidos, com desempenho paralelo satisfatório em alguns dos maiores supercomputadores do mundo e foi usada para calcular o perfil espacio-temporal da radiação de betatrão em aceleradores de plasma. As implicações do uso de macropartículas na simulação também são estudadas, propondo-se um método para recuperar os resultados laboratoriais.
Radiação, Plasma, Computação Paralela, Simulação, Detector

Outubro 31, 2018, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Ricardo Parreira de Azambuja Fonseca

ISCT - Departamento de Ciências e Tecnologia de Informação

Professor Catedratico

ORIENTADOR

Jorge Miguel Ramos Domingues Ferreira Vieira

Departamento de Física (DF)

Prof Auxiliar Convidado