Categoria: Tesi

Author: FRIGO ANDREA ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: Nel contesto della ricerca internazionale della fisica delle alte energie un sempre maggiore interesse è rivolto agli acceleratori di particelle e alle tecnologie associate. L’estrema complessità e il considerevole costo di queste macchine acceleratrici impone alla comunità internazionale di collaborare strettamente per la loro realizzazione. Non solo la fisica fondamentale è estremamente interessata a questi progetti: decine sono i campi della scienza e della tecnologia coinvolti nella sfida di un miglioramento delle cavità acceleranti, dei sistemi da vuoto e delle sorgenti di radiofrequenza. Tutte le tecnologie applicate in questo ambito, infatti, hanno un notevole impatto sulle scienze mediche, sullo studio dei materiali, sulla biologia, sulla chimica e in molte altre scienze applicate.
Questo elaborato di tesi, nato della collaborazione tra INFN-LNL e il Laboratoire de l’Accelérateur Linéaire (Orsay, France), si colloca in tale scenario e si propone il miglioramento delle prestazioni dei power coupler TTF-III ( TESLA Test Facility) per cavità superconduttive che verranno utilizzati negli acceleratori lineari “European X ray Free Electron Laser (XFEL) e ”International Linear Collider” (ILC). La funzione principale dei coupler è di trasferire potenza dalla sorgente RF ( tipicamente un klystron) alle cavità superconduttive all’interno delle quali il fascio di particelle cariche viene accelerato. Un coupler non è altro che una guida d’onda che trasporta potenza con un basso livello di riflessione e attenuazione. Esso c
ostituisce, inoltre, una barriera tra la sorgente a pressione atmosferica e la cavità acceleratrice in ultra alto vuoto e minimizza le perdite termiche tra la guida d’onda, a temperatura ambiente, e la cavità RF, che, nel caso del modello TTF, è a 2.0 K.
Il coupler TTF è essenzialmente suddiviso in tre zone:

1. la zona “fredda”. È una linea a 70 Ω con diametro esterno a 40 mm. Include una finestra dielettrica che mantiene la cavità in vuoto e la isola da polveri e contaminanti, che costituiscono un limite nelle performance della cavità;
2. la zona “calda”. È una linea a 50 Ω con diametro esterno a 62 mm. È una finestra dielettrica ceramica che consente alla linea co-assiale di essere mantenuta in vuoto spinto;

3. un adattatore guida d’onda-transizione coassiale che eguaglia l’impedenza della guida d’onda rettangolare proveniente dal klystron con quella co-assiale.

Le finestre ceramiche sono in allumina 9,6% di purezza e vengono rivestite da film di materiali come Ti, Cr2O3 e TiN, che riducono il coefficiente di emissione secondaria degli elettroni, minimizzando il fenomeno del multipactoring.
In questo lavoro di tesi è stato condotto un accurato studio per depositare un coating di nitruro di titanio stechiometrico, uniforme in altezza e in lunghezza e con uno spessore definito su prototipi di rf windows.. Continue reading →

Author: Baracco Riccardo ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: 

Negli ultimi anni, l’uso di materiali trattati superficialmente al fine di
migliorarne caratteristiche fisiche, chimiche ed applicative, ha presentato una crescente accelerazione. Questa crescita, guidata dall’interesse della grande industria e della ricerca, ha portato allo sviluppo di varie tipologie di trattamento superficiale: dalla semplice pulizia chimica ed elettrochimica al ricoprimento con film sottili. Un importante settore è riservato ai ricoprimenti di film duri (TiN, DLC, ecc.) o con proprietà chimiche, ottiche adatte all’applicazione industriale (Es. piccoli band gap; resistenza all’attacco chimico). Tra questi, il DLC è un tipo di ricoprimento duro che combina in particolare proprietà d’elevata durezza e basso attrito, utili nel ricoprimento dei componenti dei macchinari e di microingranaggi (grazie alla proprietà d’essere autolubrificante). Inoltre presenta notevoli proprietà di resistenza all’attacco chimico e biocompatibilità: è quindi utile in gioielleria così come per applicazioni mediche.
In questa tesi, sarà trattato il DLC (Diamond like Carbon) quale tipologia di
ricoprimento sottile utile all’applicazione industriale, in particolare nel settore della gioielleria. Verranno elencate le principali tecniche di crescita dei film DLC, le caratteristiche di questo materiale. Sarà descritta la tecnica di deposizione mediante plasma ion-gun, illustrando le varie tipologie di sorgenti di ioni che possono essere usate, nonché la fisica che sta alla base del processo di crescita. Inoltre, sarà illustrato il sistema utilizzato per realizzare i ricoprimenti presso i Laboratori Nazionali di Fisica Nucleare – LNL (INFN) – dell’Università degli Studi di Padova, nell’ambito del “Master in trattamenti di superficie per l’industria”. Scopo del lavoro svolto è stato il raggiungimento di un elevato livello di protezione dei campioni d’argento posseduti, dall’attacco chimico e quindi dall’annerimento naturale del metallo prezioso, grazie alla creazione di un sottile strato DLC di poche decine di nanometri. Questo presenta caratteristiche di trasparenza e resistenza chimica tali da poter essere usato come materiale protettivo sull’argento. Il capitolo 1, descrive dunque le caratteristiche del DLC, le sue applicazioni ed i metodi di deposizione standard. Il capitolo 2 sarà dedicato alla descrizione delle sorgenti di ioni, le caratteristiche fisiche, tecnologiche e costruttive. Nel capitolo 3, si passerà a descrivere le caratteristiche del DLC depositato con ion-gun, con simulazioni d’impianto ionico e cenno alle principali tecniche di analisi dei film cresciuti. Il quarto capitolo tratterà la parte sperimentale della tesi di master, con la descrizione dell’apparato sperimentale utilizzato, dei procedimenti seguiti e dell’analisi dei campioni ricoperti parzialmente da film DLC e loro caratteristiche, prima e dopo l’attacco chimico. Nel quinto si trarranno le conclusioni del lavoro e dei risultati ottenuti con tale tecnica di deposizione su argento, indicando le prospettive future in questo campo. 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: 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: 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: 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 →