El objetivo de este trabajo es el estudio de la dinámica de haces y corrientes de electrones en cavidades aceleradoras de radiofrecuencia (RF) y en tubos fotomultiplicadores. Por una parte, los haces de electrones presentan una gran importancia histórica tanto en aplicaciones directas (televisiones, hornos de microondas, tratamiento del cáncer), como en la generación de radiación sincrotrón. La última generación de fuentes de rayos X muy brillantes se basa en los láseres de electrones libres (XFEL). No obstante, para producir los haces de electrones que emitirán dichos rayos X como radiación sincrotrón, se necesitan campos eléctricos de gran intensidad lo que produce que, debido a la emisión de electrones por efecto de emisión de campo en las paredes de los dispositivos, se generen las llamadas corrientes oscuras. Estas corrientes no solo perturban la dinámica de los haces de electrones, sino que incluso pueden producir un daño irreparable en el dispositivo mediante un fenómeno conocido como RF breakdown. Por este motivo, es de vital importancia estudiar la emisión de efecto de campo en los dispositivos aceleradores de alto gradiente y esta es la principal motivación de este trabajo. Por otra parte, los tubos fotomultiplicadores son unos dispositivos que se usan en espectroscopía gamma desde hace más de 70 años, pero no hay prácticamente referencias donde se haya simulado su funcionamiento. Estos fotodetectores son bastante sensibles a los campos magnéticos externos. De hecho, incluso el campo magnético terrestre puede afectar a su funcionamiento. Por ello, se ha simulado un tubo fotomultiplicador con la finalidad de poder realizar en el futuro un diseño lo más adecuado posible para la realización de medidas en una habitación para el tratamiento con protonterapia.

The aim of this work is the study of the dynamics of beams and electron currents in radio frequency (RF) accelerating cavities and in photomultiplier tubes. Electron beams present a great historical importance both in direct applications (tele visions, microwave ovens, cancer treatment) and in the generation of synchrotron radia tion. The latest generation of very bright X-ray sources is based on free electron lasers (XFEL). However, to produce the electron beams that will emit the X-rays as synchrotron radiation, high intensity electric fields are needed, producing the emission of electrons (called dark currents) from the walls of the devices due to the effect of field emission. These currents can disturb the dynamics of the electron beams, but can also cause an irreparable damage to the device through a phenomenon known as RF breakdown. For this reason, it is of vital importance to study the field effect emission in high gradient accelerator devices and this is the main motivation for this work. On the other hand, photomultiplier tubes are devices that have been used in gamma spectroscopy for more than 70 years, but there are practically no references where their operation has been simulated. These photodetectors are quite sensitive to external mag netic fields. In fact, even the Earth’s magnetic field can affect its operation. Hence, a photomultiplier tube has been simulated in order to be able to make a design as suitable as possible in the future for carrying out measurements in a proton treatment room.