Categoria: Tesi di laurea

Sputtering di film superconduttori di niobio in cavità acceleratrici a quarto d’onda-Bachelor Thesis MARTINA MARTINELLO

Author: MARTINA MARTINELLO ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: THIS THESIS IS PROTECTED BY TRADE SECRET. IF YOU WANT TO CONSULT IT, You need to contact the Master Director

Nel seguente lavoro di tesi è stato analizzato lo sputtering di film superconduttori di Niobio, eseguito su cavità acceleratrici, a quarto d’onda, di ioni pesanti. Per comprendere lecaratteristiche che deve avere il film di Niobio è necessario analizzare dapprima l’applicazione concernente a tale materiale. Dato che la realizzazione delle cavità superconduttrici è dettata dalla necessità di un upgrading alla srtuttura ISOLDE presente al CERN è stata inizialmente descritta tale struttura ed il suo funzionamento, quindi come questa produce fasci di ioni radioattivi e a quale scopo; è stata messa in luce poi la necessità dell’upgrading che consentirà ai fasci di ioni radioattivi di raggiungere velocità più elevate grazie all’aggiunta di QWRs superconduttori in
Niobio.
Successivamente è stato descritto il principio di funzionamento di una cavità acceleratrice di ioni pesanti ed in particolar modo del Quarter Wave Resonator, QWR, che è un particolare tipo di cavità chiamato a quarto d’onda per le sue caratteristiche strutturali. Tali strutture vengono realizzate in metallo e possono essere o normal-conduttive o superconduttive; una miglior efficienza nell’accelerazione degli ioni è però fornita grazie all’utilizzo di cavità SC. Queste sono state inizialmente costruite in Piombo e in seguito in Niobio.
L’acceleratore lineare ALPI presente ai Laboratori Nazionali di Legnaro è stato tra i primi acceleratori in cui i QWR sono stati realizzati in Rame e successivamente sputterati con Niobio. È grazie ai vantaggi di questa tecnologia, soprattutto di tipo economici, riscontrati con ALPI che il
CERN ha optato per la realizzazione tramite sputtering del film SC di Niobio delle cavità acceleratrici di ISOLDE. A differenza di ALPI in cui le cavità sono sputterate tramite tecnica Diodo Sputtering, il CERN richiede una tecnica più veloce e facilmente gestibile. I LNL hanno deciso quindi di progettare un sistema di deposizione Magnetron Sputtering che soddisfi tali richieste.
È stata quindi descritta dettagliatamente la tecnica di sputtering, quindi di diodo sputtering e magnetron sputtering, in modo tale che sia chiaro come sono state sputterate le cavità di ALPI tramite Biased Diodo Sputtering e i progetti di Magnetron Sputtering che sono stati pensati per le cavità di ISOLDE fino ad arrivare a descrivere il “Magnetron S.P.” in costruzione ai Laboratori Nazionali di Legnaro. Continue reading →

Applicabilità dei Liquidi Ionici all’ Elettropulitura del Niobio-Bachelor Thesis DARIO RIZZETTO

Author: DARIO RIZZETTO ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: The electropolishing of niobium cavities is commonly made in an acid electrolyte constituted by a mixture of sulphuric and hydrofluoric acid, in a volume ratio of 1:9 [5]. Considering the hazards and problems related to the use of these substances, in the last years many research teams have developed alternative electrolytic solutions, which are more or less effective [6] [7] [8].
One of them is being tested at the Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL): it consists of a ionic liquid, i.e. a salt that is liquid at room temperature. It is prepared simply mixing two solids: urea and choline chloride. This electrolyte was initially studied by Abbott et al. in 2003 [9]. They then gave evidence of the potential of ionic liquids based on choline chloride electropolishing successfully stainless steel [10].
Recent studies at LNL have confirmed that electropolishing of niobium with this electrolyte is possible Continue reading →

Film Superconduttivi di Nb3Sn per Sputtering con tecnica Multilayer-Bachelor Thesis ANDREA STAIANO

Author: ANDREA STAIANO ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: This work has consisted, instead, in the production of Nb3Sn multilayer samples on niobium and sapphires substrates, and the subsequent interdiffusion by annealing. The multilayer deposition was made with two planar magnetrons with targets, respectively in Niobium and Thin, and a rotary plate, equidistant from the target, that contains the samples. The possibility to control the magnetrons current intensity permits to deposit thin films from the stoichiometry desired. Successively, the samples are annealed at 950°C and characterized.
The study on the samples is essential in order to inquire the productive method to use for the niobium cavities. Up to now, previous works have produced Nb3Sn multilayer samples only on sapphire, not on niobium. Indeed, the deposition on Nb represents a lacking plug within the huge puzzle of the comprehension of the mechanism of the superconductive power of Nb3Sn.
The deposition of Nb3Sn directly on niobium substrate has not been experienced, yet. In this way, it is possible to study the microstructural and superconductive properties of the film to have indications and then extend the deposition technique inside the cavities …. segue Continue reading →

L’ossido rameoso nelle applicazioni di celle solari ad effetto fotovoltaico-Bachelor Thesis De Bastiani Michele

Author: De Bastiani Michele ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: In questi ultimi anni i problemi energetici e ambientali hanno favorito lo sviluppo di un nuovo settore della ricerca riguardo la produzione di energia pulita sfruttando fenomeni naturali. L’attenzione dei ricercatori è stata catturata dalla possibilità di convertire l’energia solare luminosa
in energia elettrica. Questo processo di conversione, nato nella prima metà del XX secolo, permette di produrre correnti elettriche anche in piccola scala, senza la realizzazione di imponenti impianti industriali e soprattutto senza la produzione si scorie inquinanti. Sono nate così le prime celle solari
a effetto fotovoltaico.
Gli sviluppi hanno portato a diversi risultati e al giorno d’oggi l’energia fotovoltaica ha ormai fatto il suo ingresso nella vita quotidiana. Sia i favori delle industrie, sia l’interesse dei privati cittadini, contribuiscono a espandere questo tipo di ricerca, ottenendo numerosi successi nell’aumento
dell’efficienza di conversione energetica. Dal punto di vista della scienza dei materiali la prima cosa che viene in mente pensando alle celle
fotovoltaiche è il silicio. A tutti gli effetti la maggior parte delle celle sul commercio sono costituite da silicio policristallino, per le sue ottime qualità e proprietà di resa. Tuttavia esistono anche una moltitudine di altri composti, alcuni più recenti di altri, che sono ancora nell’occhio dei ricercatori, un esempio ne sono i recenti foto-materiali organici. Spesso però i costi di realizzazione sono alti per ottenere rese elevate, rendendo così proibitive le realizzazioni su impianti industriali. L’ossido rameoso (Cu2O) è stato uno dei capostipiti dei materiali utilizzati nelle celle fotovoltaiche.
Fin dal suo primo utilizzo nel 1958 esso ha presentato le caratteristiche di semiconduttore necessarie alla realizzazione di impianti fotovoltaici. Rispetto ai sui cugini più nobili, presenta delle efficienze minori, ma anche un costo decisamente più basso. Il rame infatti, da innumerevoli anni, è un elemento largamente sfruttato in tutti i campi dell’elettronica e non solo, e la realizzazione di ossidi specifici non comporta processi troppo complessi o costosi.
La ricerca nel campo dell’ossido rameoso è riuscita a migliorare le sue qualità all’interno del mondo fotovoltaico rendendo possibile la realizzazione di celle solari a costi contenuti.
Per questo motivo il Cu2O è tutt’oggi un materiale in grado di competere nel moderno panorama della ricerca solare fotovoltaica. Continue reading →

Review sui plasmi a pressione atmosferica-Bachelor Thesis Giovanni Vergari

Author: Giovanni Vergari ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: Il plasma è un supporto particolarmente attivo dal punto di vista chimico e fisico. In base al modo con cui viene attivato e alla potenza di lavoro, può generare temperature basse o molto elevate e viene definito rispettivamente come plasma freddo o caldo. Quest’ampio range di temperature lo rende adatto a numerose applicazioni tecnologiche: rivestimento di superficie, smaltimento rifiuti, trattamento dei gas, sintesi chimiche, lavorazioni industriali. La maggior parte di queste applicazioni del plasma non sono ancora state industrializzate, sebbene il loro sfruttamento rispetti strettamente le norme sull’inquinamento.
I plasmi caldi (specialmente quelli ad arco) sono ampiamente industrializzati, con particolare diffusione all’interno del settore aereonautico. La tecnologia dei plasmi freddi è stata sviluppata in microelettronica, ma le apparecchiature da vuoto richieste ne limitano l’applicabilità.
Al fine di evitare l’inconveniente associato al vuoto, molti laboratori hanno provato a trasferire a pressione atmosferica processi che attualmente lavorano in vuoto. Le ricerche condotte hanno portato alla scoperta di varie ed innovative sorgenti che verranno descritte in questo elaborato.
Dopo un riassunto sui differenti tipi di plasmi, saranno descritte le varie sorgenti in termini di design, condizioni di lavoro e proprietà del plasma. In seguito l’attenzione sarà spostata sulle varie applicazioni (analisi spettroscopica, trattamento dei gas e processi sui materiali). Continue reading →

Liquidi Ionici per l’Elettropulitura di Cavità Superconduttrici in Niobio-Bachelor Thesis GIOVANNI MONDIN

Author: GIOVANNI MONDIN ; Type of thesis: Bachelor Thesis
Abstract: At LNL (Legnaro National Laboratories) a new type of electrolyte for niobium electropolishing is being tested. It is an ionic liquid, i.e. a salt that is liquid at room temperature, obtained by mixing two solids: urea and choline chloride. This electrolyte was first introduced in 2003 by Abbot et al. Subsequently, they showed its potential by successfully electropolishing stainless steel. Recent studies at LNL have proven that electropolishing niobium, using the above ionic liquid, is possible. The results are very promising considering the fact that this is a new process, virtually unknown, unlike the “classic” electropolishing process in acid solution, which dates back to the 70s and has been widely studied and improved.
If an efficient and reproducible method for electropolishing niobium superconducting cavities with ionic liquid were developed, it would demonstrate the existence of a viable alternative to the use of sulfuric and hydrofluoric acid in the treatment of cavity surfaces. In particular, it would be possible to introduce large-scale use of a chemical compound decidedly less dangerous, less polluting and less expensive than those used today.
In this thesis the electropolishing process of small niobium samples in ionic liquid has been investigated, with the aim of providing guidance for future tests on cavity electropolishing. By exploring the basic parameters involved in the process (current density, temperature, duration, stirring), the optimum values in order to obtain the best possible polished surface have been determined. Once the best conditions have been found… Continue reading →