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Una nuova tecnologia per gli acceleratori

Fig. 1: Cannone elettronico realizzato con la tecnologia BOLT

I LINAC (acceleratori lineari) sono strutture metalliche alimentate con sistemi a radiofrequenza che consentono di accelerare fasci di particelle. Trovano applicazione in molteplici ambiti di ricerca e industriali come iniettori per anelli di luce o collisori (colliders), laser a elettroni liberi (Free Electron Laser-FEL), sorgenti di particelle per esperimenti su targhetta fissa, generatori di raggi x per radioterapia o diagnostica medica, sistemi per la sicurezza e sterilizzazione di materiali.

Tali strutture possono arrivare a vari metri di lunghezza e operano in condizioni di alto o ultra-alto vuoto.

Per la loro realizzazione si utilizzano tecniche di brasatura in speciali forni che pochissime grandi aziende (o laboratori) hanno e che risultano, pertanto, molto costose. Quando le strutture acceleranti arrivano a qualche metro di lunghezza tali aziende si riducono a poche unità nel mondo. Le procedure di brasatura presentano, inoltre, un rischio di insuccesso non trascurabile e il materiale metallico portato a 800-1000 gradi risulta, alla fine del processo, molto morbido e meccanicamente meno resistente. Dai risultati di test a elevata potenza si è, inoltre, constatato che la ricottura del metallo favorisce i fenomeni di scarica e rallenta le procedure di condizionamento rispetto al materiale non ricotto.

Per ovviare a tali problemi è stata ideata e brevettata presso i Laboratori Nazionali di Frascati una nuova tecnologia realizzativa completamente diversa, basata sull’utilizzo di speciali guarnizioni metalliche che consentono di evitare tutte le procedure di brasatura.

Fig. 2: Progetto meccanico di una struttura accelerante complessa realizzata con la nuova tecnologia

L’idea innovativa è stata testata con successo su due strutture utilizzate per la generazione e prima accelerazione di elettroni. Con il progetto BOLT, finanziato dall’INFN nell’ambito del Trasferimento Tecnologico e che vede quale PI il ricercatore LNF David Alesini, si realizzerà il primo prototipo di struttura accelerante complessa. Tale importante test consentirà di dimostrare che tale tecnica è utilizzabile per la realizzazione di qualunque struttura accelerante.

La semplicità della lavorazione, il risparmio e le potenziali migliori prestazioni ottenibili con tale nuova tecnologia apriranno il mercato degli acceleratori a un ampio bacino di aziende costruttrici con un potenziale notevole impatto sul mercato dei LINAC.