Una nuova sorgente di elettroni con tecnologia LNF-INFN per il CERN

Nell’ambito della collaborazione scientifica tra i Laboratori Nazionali di Frascati e il CERN è stata progettata e realizzata una nuova sorgente di elettroni per il progetto CLEAR  Tale sorgente è basata su un foto-catodo che, illuminato da impulsi laser, genera elettroni per effetto foto-elettrico.

Gli elettroni emessi sono immediatamente accelerati da campi elettrici di elevatissima intensità (superiori ai 100 MV/m), confinati in cavità di rame e generati da impulsi a radiofrequenza. Per la sua realizzazione si è utilizzata una nuova tecnologia sviluppata e brevettata nei Laboratori Nazionali di Frascati che consente di sostituire alle procedure di brasatura tipicamente utilizzate per la realizzazione di tali dispositivi, speciali giunzioni basate su guarnizioni da vuoto e a radiofrequenza.

Le procedure di brasatura consistono nella connessione di più strutture in rame, tramite fusione ad elevata temperatura (800-1000 gradi centigradi) di leghe di rame e richiedono l’utilizzo di costosi forni da vuoto. Il materiale “ricotto” perde, inoltre, parte delle sue proprietà in termini di durezza, resistenza meccanica e capacità di sostenere elevati campi elettrici superficiali.

La nuova tecnologia che abbiamo sviluppato, consente di evitare tali procedure, riducendo i costi realizzativi e mantenendo inalterate le proprietà del rame forgiato. Con tale tecnica sono state già realizzate (sempre nei LNF) altre sorgenti di elettroni ed il CERN ha deciso di adottarla per la nuova sorgente del progetto CLEAR.

I fasci di elettroni prodotti da questo tipo di sorgenti hanno qualità elevatissime in termini di brillanza e sono utilizzati al CERN per vari tipi di esperimenti: test di accelerazione in banda X per futuri colliders, accelerazione al plasma, applicazioni mediche e irraggiamento di materiali.

Referenze

-D. Alesini et al., Phys. Rev. ST Accel. Beams 18, 092001 (2015)
-D. Alesini et al., Phys. Rev. ST Accel. Beams 21, 112001 (2018)