Categoria: Master tesi

Author: SCAGLIUSI DOMENICO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Il perfezionamento della tecnologie delle celle a combustibile ed i buoni risultati ottenuti nei rendimenti, sia in termini assoluti, sia di indipendenza dalla taglia e di costanza al variare del carico, stanno spingendo i programmi di ricerca dei principali paesi industrializzati nel mondo, compreso quelli dell’Unione Europea, ad approfondire le potenzialità di tali tecnologie anche nelle applicazioni stazionarie per la produzione di energia elettrica [1].
Le celle a combustibile, se alimentate direttamente ad idrogeno consentono
di ottenere buone efficienze con bassissime emissioni di gas nocivi; inoltre, il loro utilizzo in sistemi integrati con lo steam-reformer, con il quale si produce idrogeno da idrocarburi, permette di ottenere vere e proprie unità per la cogenerazione di energia elettrica e calore. Rientrando per questi motivi nell’ottica degli obiettivi del protocollo di Kyoto, questi sistemi stanno ricevendo un’attenzione sempre maggiore. Continue reading →

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

Nel corso di questo master, della durata di un anno, sono state seguite due problematiche di tipo industriale, coinvolgenti trattamenti di superficie, per conto di due aziende.
I campioni, forniti dalle aziende committenti, sono stati trattati presso i Laboratori di Superconduttività dei Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN, sia per quel che riguarda i pretrattamenti (come i lavaggi), sia per i trattamenti veri e propri (di tipo meccanico, chimico, ed elettrochimico), che, infine, i posttrattamenti. Le misure sperimentali sono state compiute presso i suddetti laboratori, tranne alcune misure fatte presso il CNR-IENI di Padova.
In entrambi i casi affrontati, la parte didattica del master è stata utile come guida nella parte sperimentale, dando modo di comprendere quali parametri di processo in gioco, si potessero modificare per ottenere risultati soddisfacenti.
Questa tesi è divisa in due sezioni distinte ed autoconsistenti per ragioni di chiarezza.

In SEZIONE A è esaminata la sbavatura e la lucidatura di perni filettati e monconi lisci, in leghe di titanio, per l’implantologia dentale. Finora il trattamento viene eseguito, dalla ditta produttrice, per via meccanica.

In SEZIONE B sono riportati i risultati delle studio sulla sbavatura di rotori di pompe turbomolecolari, in lega di alluminio avional. L’obiettivo era, come per il caso descritto in SEZIONE A, trovare un trattamento più efficace di quello utilizzato fino ad oggi, dalla ditta produttrice.
Si tratta di un problema articolato, non del tutto risolto durante il master, e che richiede ulteriore attività di ricerca. Continue reading →

Author: PATRON NICCOLO’ ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Questo lavoro di tesi si propone di individuare, studiare e realizzare un dispositivo da applicare alle sorgenti magnetron-sputtering per aumentare la velocità delle deposizioni di film sottili. Le prove di deposizione sono state fatte utilizzando il niobio inquanto il dispositivo studiato potrebbe venire applicato alla deposizione di questo metallo superconduttore all’interno di cavità acceleratrici in radiofrequenza per acceleratori di particelle. Il problema che ci si è proposti di risolvere è quello di aumentare l’efficienza di ionizzazione del plasma da parte degli elettroni prodotti da una scarica elettrica in vuoto del tipo glow discharge. In una sorgente a diodo gli elettroni vengono persi perché assorbiti dall’anodo. In un magnetron gli stessi elettroni vengono fatti spiralizzare attorno alle linee di campo magnetico e compiendo un percorso più lungo per arrivare all’anodo effettuano un numero maggiore di collisioni ionizzanti.
Varie scuole di pensiero puntano ad aumentare l’efficienza di ionizzazione utilizzando differenti soluzioni (per esempio coupling del plasma induttivo con una sorgente a mircoonde, ECR), nel nostro caso sono state sviluppate delle sorgenti “extra” di elettroni chiamate Hollow Cathode da affiancare ai magnetron in modo da aumentare il numero di elettroni utili per la ionizzazione.
Recentemente la realizzazione di sorgenti magnetron-sputtering compatte, semplici e poco costose ha esteso l’utilizzo delle tecniche di deposizione di film sottili anche al settore low-tech come per esempio quello dei ricoprimenti decorativi oppure protettivi per il packaging nell’industria alimentare. Questo lavoro di tesi quindi, proponendosi di velocizzare la produzione di film sottili e di migliorarne la qualità, si inserisce in un contesto industriale di grande attualità Continue reading →

Author: SCHICCHERI NICOLA ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: L’adroterapia fu proposta per la prima volta da Robert R. Wilson nel 1946. Sfruttando il modo particolare in cui gli adroni carichi depositano energia nella materia, il cosiddetto picco di Bragg, è possibile rilasciare un’elevata dose in tumori anche profondi, limitando l’irradiazione sia dei tessuti sani circostanti che del canale d’entrata. La figura della pagina seguente mostra come diversi tipi di radiazione depositano energia in acqua; in essa è ben visibile il picco degli ioni carbonio. Gli adroni carichi rilasciano molta della loro energia alla fine del percorso; inoltre, grazie alla loro massa, hanno una traiettoria pressoché rettilinea. Queste due proprietà fondamentali permettono un trattamento conforme in cui la dose viene rilasciata nel bersaglio tumorale con un’accuratezza più elevata rispetto alla radioterapia convenzionale che si avvale di elettroni e fotoni. I tumori per i quali è indicata l’adroterapia sono quelli localizzati nella base cranica, sul fondo dell’occhio e lungo la colonna vertebrale, ma anche i tumori pediatrici, i tumori del sistema nervoso centrale, della prostata, del fegato,
dell’apparato gastroenterico e del polmone possono beneficiare di un tale trattamento.Oltre alla miglior conformazione della dose ottenibile con protoni e ioni leggeri, questi ultimi hanno il vantaggio di possedere un’elevato LET (Linear Energy Transfer ).
Questo parametro è legato alla ionizzazione indotta nei tessuti e dipende dal quadrato della carica della particella. Un’elevata densità di ionizzazione permette una doppia rottura della catena del DNA, molto più difficile da riparare di una rottura singola. Non solo, per gli adroni il LET è più elevato nel picco di Bragg che nel canale di entrata. Tuttavia ioni con Z troppo elevato possono causare gravi danni sia nel canale d’entrata che nella coda (cioè oltre il picco di Bragg). La carica Z dello ione va dunque determinata con particolare cura: allo stato attuale delle conoscenze la scelta migliore è lo ione C6+ caratterizzato da una efficacia biologica relativa (RBE) che è circa tre volte quella dei protoni nella regione del picco di Bragg mentre rimane pressoché la stessa nel canale d’entrata. Gli ioni C6+ sembrano quindi essere i più adatti per il trattamento di tumori radioresistenti.1 2
L’acceleratore del CNAO – Centro Nazionale di Adroterapia Oncologico è un
acceleratore normalconduttivo costituito da due sorgenti ECR per la produzione di ioni carbonio C4+ e H3+. Una linea di trasporto a bassa energia LEBT, un acceleratore lineare LINAC costituito da un RFQ ed una struttura IH – DTL che accelera il fascio da 8 keV/u a 7 MeV/u. Il fascio incontra quindi uno stripper foil di Carbonio passando dallo stato di carica tetravalente a quello esavalente per poi essere accelerato dalla cavità RF del sincrotrone. Le cavità acceleratici del Linac sono strutture normalconduttive in acciaio ramato per via elettrochimica. Risulta di fondamentale importanza possedere le conoscenze necessarie per eseguire una ramatura di ottima qualità e che garantisca le caratteristiche fisiche del film elettrodepositato compatibili con le richieste di accelerazione.
Questa tesi si prefigge lo scopo di studiare alcuni bagni di elettrodeposizione che sono adottati nel mondo industriale e verificarne le proprietà morfologiche e conduttive. Nel capitolo 1 si darà una definizione di cavità acceleratici e del quadrupolo a radiofrequenza. Il secondo capitolo è dedicato alla descrizione dei principi di elettrochimica e alla descrizione dei bagni di elettrodeposizione testati in questa tesi. Nel quarto capitolo si enunciano i fondamenti della spettroscopia di impedenza e l potenziali applicazioni. Nel quarto e conclusivo capitolo si mostreranno i risultati sperimentali delle prove di elettrodeposizione eseguite e le caratterizzazione mediante spettroscopia in riflettanza nella regione del visibile e le immagini al SEM; un paragrafo è dedicato alle misure in disperione in frequenza di un Continue reading →

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

Innovazione e competitività sono in generale due elementi considerati essenziali, nella formulazione di una strategia di sviluppo, per le imprese che debbono competere ed affermarsi nell’economia globale. Il fenomeno che tali imprese si trovano ad affrontare in questo contesto, è rappresentato dalla forte accelerazione dei cambiamenti che i prodotti e i servizi subiscono nei mercati, a fronte dell’intensificazione delle occasioni di scambio tra sistemi diversi. La concorrenza internazionale, e soprattutto quella proveniente da mercati asiatici sempre più aggressivi, impone loro un consistente sforzo di aggiornamento e miglioramento della propria offerta, attraverso l’introduzione costante di elementi innovativi. L’innovazione tecnologica finalizzata al mercato, quindi, non rappresenta più soltanto una componente indispensabile di valore aggiunto nei servizi e nei settori “high tech”, ma assume un’importanza strategica nella differenziazione e valorizzazione di tutti i prodotti, e, soprattutto, dei prodotti più esposti alla concorrenza internazionale, come quelli del settore orafo-argentiero. Con tale elaborato di tesi si intende iniziare ad introdurre nel mercato orafo un bagaglio di conoscenze tecnologiche, generalmente ancora non note in questo campo, ben note invece a chi lavora nel campo della scienza dei materiali e nel campo della costruzione di acceleratori di particelle, in particolare nella tecnologia dei trattamenti di superficie, che è il contesto in cui tale know-how è stato sviluppato. Continue reading →

Author: MODANESE PAOLO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Il forno in alto vuoto della TAV è stato costruito per l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare agli inizi degli anni novanta ed è installato presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (PD) nello stabilimento Alte Energie.
E’ stato realizzato in collaborazione con la ditta milanese TAV, che ha sede a Caravaggio (MI), specializzata nella produzione di forni in vuoto. E’ stato così possibile realizzare un forno mai costruito prima e che rispondeva appieno alle esigenze richieste.
Il forno in vuoto allora in uso era un modello a caricamento orizzontale le cui pareti interne e le resistenze erano realizzate in grafite. Da allora il vecchio forno è stato congedato, mentre il nuovo impianto è entrato subito in funzione per eseguire le brasature e i trattamenti termici sulle cavità acceleratici superconduttive a quarto d’onda dell’impianto Alpi.
Da allora fino ad oggi, il nuovo forno è sempre stato operativo, e grazie ad esso è stato possibile realizzare una grande varietà di trattamenti termici e brasature, per le più svariate applicazioni e impieghi. Continue reading →

Author: TONINI DIEGO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: La tecnologia degli acceleratori di particelle è tradizionalmente un serbatoio da cui attingere per il trasferimento di conoscenze tecniche dall’ambito della ricerca di base all’industria; in questo campo i Laboratori Nazionali de Legnaro dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (LNL – INFN) vantano una lunga esperienza come ente di ricerca di alto livello sia in ambito italiano che internazionale, nello sviluppo di nuove tecniche di accelerazione e nell’applicazione di conoscenze e metodologie tipiche della scienza dei materiali al campo degli acceleratori di particelle. Il master in Trattamenti di superficie applicati a tecnologie meccaniche innovative per l’industria si inserisce in questo contesto e funge da ponte per il trasferimento del bagaglio di conoscenze maturate durante gli anni per il trattamento dei materiali delle cavità acceleratrici a realtà industriali presenti sul territorio nazionale. Il trattamento superficiale di una cavità acceleratrice superconduttiva è un passaggio fondamentale nella sua realizzazione, in quanto predispone lo strato superficiale del risonatore stesso a sostenere le condizioni di vuoto, temperatura ed alti campi elettrici presenti durante il funzionamento nell’acceleratore; questi trattamenti presuppongono un’approfondita conoscenza della scienza dei materiali ed una robusta preparazione di tipo applicativo oltre che teorico. Il lavoro di questa tesi prende l’avvio da due istanze fondamentali, cioè dall’applicazione delle conoscenze fisiche, chimiche e meccaniche apprese nel corso del master e dalla tradizione nello sviluppo di nuove tecniche di accelerazione dei Laboratori Nazionali di Legnaro con il fine di realizzare e caratterizzare un nuovo tipo di strutture acceleranti basate sul concetto di cristallo fotonico o photonic band gap (PBG) applicato alle microonde. Durante questo lavoro si sono quindi realizzati alcuni prototipi di cavità PBG risuonanti a 14 e 6 GHz, in rame ed in niobio superconduttivo, sviluppando un metodo realizzativo che permettesse di evitare il ricorso a costose saldature electron beam; le cavità così realizzate sono state trattate superficialmente adattando il protocollo di trattamento utilizzato per altre cavità costruite nei Laboratori e studiando nuove strade tecniche per la loro finitura superficiale. Infine si è proceduto ad adattare i sistemi criogenici e RF integrandoli per caratterizzare le cavità costruite.Questo progetto si inserisce in una collaborazione fra i Laboratori Nazionali di Legnaro
e la sezione INFN di Napoli, che ha fornito il supporto teorico sulla teoria dei cristalli fotonici applicati agli acceleratori e ha contribuito al progetto delle cavità attraverso le simulazioni dei campi elettromagnetici in cavità; il gruppo di legnaro si è occupato, oltre che della costruzione, dei trattamenti di superficie e delle misure, anche della parte riguardante la superconduttività in Radiofrequenza. Continue reading →

Author: CAVALLIN TOMMASO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Fu una scoperta sensazionale quando Jun Akimitsu e colleghi annunciarono la loro scoperta nel gennaio 2001 che il diboruro di magnesio diveniva superconduttore attorno ai 40 K. L’interesse degli autori era inizialmente rivolto verso il semiconduttore CaB6 , il quale diviene ferromagnetico a seguito di trattamento leggero di doping. La loro intenzione era quella di sostituire parzialmente degli atomi di carbonio con altri di magnesio, omologo come shells elettronici ma più leggero, e gli parve conveniente utilizzare il diboruro di magnesio (ben noto sin dal 1953) per questo scopo.
L’aspetto interessante è che il magnesio diboruro è un composto molto usato nelle reazioni di sintesi del boro, dei borani, o di bururi di metalli di transizione e facilmente reperibile in qualsiasi laboratorio di chimica. E’ dunque facile immaginarsi lo stupore del mondo scientifico quando fu
comunicato che il MgB2 diviene superconduttore a temperature mai raggiunte sino ad allora da sistemi basati su semplici leghe intermetalliche non ossidate. Le fievoli speranze ed il derivante
mitigato interesse che vi era attorno ai superconduttori all’inizio della seconda metà del 1900 era dovuto soprattutto a due figure …. continua —-> Continue reading →

Author: KEPPEL GIORGIO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: L’obiettivo di questo lavoro consiste nella progettazione e costruzione di un sistema UHV multicamera per la deposizione di film sottili. La tecnica utilizzata per crescere i ricoprimenti sottili in questo caso è l’arco catodico continuo e pulsato. Questa tecnica permette di depositare film di elevato spessore in tempi estremamente veloci. La sorgente è pressoché puntiforme in confronto allo sputtering ed i film possono essere più spessi e più puri.
L’arc vapour deposition è una tecnica di deposizione di film sottili che cade nella grande famiglia del PVD. Essa consiste nella vaporizzazione, da un elettrodo, del materiale che si vuole depositare per mezzo di un arco. La tecnica è veloce, efficiente e relativamente poco costosa: di conseguenza è uno dei metodi più usati a livello industriale per ottenere deposizioni di film sottili con ottime proprietà meccaniche.
Negli ultimi anni si stanno effettuando numerose ricerche, sia sperimentali sia teoriche, al fine di mettere in evidenza come questa tecnica possa essere molto utile per produrre dei film sottili in grado di aumentare le proprietà fisiche e chimiche dei rivestimenti (come ad esempio un aumento della densità, un miglioramento dell’adesione al substrato, della stechiometria dei composti e di ulteriori caratteristiche chimico-fisiche).
In particolare la letteratura russa tratta numerosi esempi di come la tecnica
dell’arco, proprio grazie all’alto grado di ionizzazione dei vapori prodotti, renda possibile la produzione di rivestimenti con determinate proprietà chimico-fisiche e strutturali per particolari condizioni di processo, non altrimenti ottenibili con altre tecniche competitive quali il magnetron sputtering o l’evaporazione tramite electron beam Come si vedrà in
seguito, infatti, l’arc vapour deposition ha il grandissimo vantaggio di controllare non solo la ionizzazione degli atomi che si vogliono depositare, attraverso una combinazione di campi elettrici e magnetici, ma anche l’energia con la quale gli ioni arrivano sul substrato.
Le sorgenti ad arco vengono inoltre utilizzate come sorgenti per LRQ EHDP che devono produrre elevate densità di corrente. Nel mondo industriale, infatti, questa tecnica riscuote molto interesse.Il deposito tramite arco catodico è un processo fisico sottovuoto che consente la crescita di film duri, compatti ed aderenti su un ampio spettro di materiali al di sotto dei 300°C: Il film, estremamente sottile, ha durezze da 1000 a 3500 HV: le applicazioni industriali sono molte e variano dalla ricopertura di utensili da taglio agli tampi per le materie plastiche e lavorazioni meccaniche, da prodotti d’arredamento (maniglie, copri interruttori, pomoli, etc.) a componentistica da bagno (rubinetti, docce, tubi, etc.). I pezzi ricoperti tramite tecniche PVD presentano caratteristiche migliorate in termini di durezza superficiale, coefficiente d’attrito, stabilità chimica e resistenza alla corrosione: il processo mantiene inalterate le tolleranze dimensionali e di rugosità del pezzo e si adatta alle deformazioni in campo elastico. Il PVD si pone, inoltre, come alternativa ai processi inquinanti di rivestimento tradizionale, infatti il basso impatto ambientale è il punto forza per proporsi tra le tecnologie del nuovo millennio (la fase di produzione è a secco e non ha sottoprodotti, non produce scorie di lavorazione e non utilizza materiali/liquidi tossici).
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Author: Carlo Roncolato ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Attualmente la comunità scientifica coinvolta nel campo degli acceleratori di
particelle richiede la costruzione elementi acceleranti (cavità) con prestazioni sempre più elevate per ampliare il campo di studio della fisica nucleare e della materia.
In passato, ma in parte lo è ancor oggi, la costruzione di questi elementi è stata affidata a particolari sezioni delle strutture stesse che ospitavano gli acceleratori. I primi passi compiuti verso l’elaborazione delle specifiche di produzione per le cavità sono state attuate dal laboratorio stesso creando un vero e proprio reparto di produzione. Queste competenze tecniche, una volta conclusosi il progetto, sono servite poi in parte per aiutare altri laboratori che necessitavano di cavità simili. A mano a mano che le richieste, in termini di prestazioni ed affidabilità sulla produzione e numero di pezzi sono aumentate, l’impegno tecnologico è divenuto di conseguenza sempre più gravoso. Questo fatto ha portato alcuni enti di ricerca ad appoggiarsi all’industria esterna per la costruzione di cavità fornendo in prima persona la conoscenza tecnica per poter svolgere la produzione in maniera efficace. Ulteriormente, ci sono alcuni esempi all’estero di vere e proprie aziende che sono sorte da una separazione della sezione dell’ente di ricerca che curava l’ingegneria della fabbricazione delle cavità. Un esempio di azienda è l’ACCEL, fondata nel 1993/94 con sede a Bergisch Gladbach vicino a Colonia (Germania).
L’azienda è nata dal laboratorio di ricerca DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) a sua volta collegato all’Università di Wuppertal.
Nel panorama industriale italiano la ditta Zanon di Schio (VI) nei precedenti anni ha dato prova di essere un’eccellente esempio di fornitore di cavità risonanti superconduttive per diversi laboratori nel mondo (CERN, KEK, DESY). Tuttavia la ditta risulta essere una mera esecutrice di lavoro meccanico. Spesso infatti gli enti di ricerca commissionano all’esterno solamente la costruzione meccanica delle cavità, mantenendo solo il compito dell’esecuzione dei test di accettazione al laboratorio.
Tuttavia, anticipando una delle conclusioni, è importante tenere in conto che le procedure che si effettuano tra produzione meccanica e test vero e proprio sono esse stesse un elemento chiave per l’ottenimento di una cavità ad elevate prestazioni. Queste operazioni preliminari non sono affatto semplici e necessitano di tecnici specializzati. Lo scopo di questo tesi è quello di studiare in dettaglio il procedimento di misura di una cavità risonante per acceleratore di particelle, fornendo un protocollo di lavoro, in modo tale che la ditta produttrice di cavità possa compiere un passo in avanti fornendo un prodotto finito, anziché un semilavorato. L’obiettivo ultimo è quello di compiere l’equazione:

Univ. Wuppertal : DESY : ACCEL = Univ. Padova : LNL : ZANON Continue reading →