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..