ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo

Transcript

Codice
Esperimento
CAERES
Rapp. naz.: I. Boscolo
ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE
Preventivo per l'anno 2004
Rappresentante nazionale:
Struttura di appartenenza:
Posizione nell'I.N.F.N.:
Gruppo
5
I. Boscolo
MI
INFORMAZIONI GENERALI
Tecnologia degli Acceleratori
Linea di ricerca
Laboratorio ove
si raccolgono i dati
Sigla dello
esperimento
assegnata dal
laboratorio
SFERA−Milano, Lab. Naz. frascati, UCLA−FEL group
SFERA a Milano
gun−SFERA e rf−gun UCLA
Acceleratore usato
Fascio
(sigla e
caratteristiche)
"(a) Cannone di elettroni con catodo al plasma; (b) iniezioni di elettroni in una sorgente ECR; (c)
fotoemissione da materiali inomogenei; (d) eccitazione e rilassamento da materiali ferroelettrici rilassori di tipo
spin−glass"
Processo fisico
studiato
Apparato SFERA, cannone di elettroni da costruire, laser Nd:YAG dei LNF, sorgente ECR del LNS.
Apparato
strumentale
utilizzato
Milano−LNF−Roma2
Sezioni partecipanti
all'esperimento
ditta TECNA di Parma, CERN, Technion−Israel Institute of Technology, FEL−Lab UCLA
Istituzioni esterne
all'Ente partecipanti
2 anni
Durata esperimento
Mod EC. 1
(a cura del responsabile nazionale)
Struttura
LNF
Codice
Esperimento
CAERES
Resp. loc.: Franco TAZZIOLI
Gruppo
5
PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2004
In KEuro
IMPORTI
VOCI
DI
SPESA
DESCRIZIONE DELLA SPESA
Parziali
SJ
Collaborazione INFN Mi−LNF e worksops
Totale Compet.
SJ
1.5
1.5 0.0
Collaborazione con UCLA −USA e IPJ Varsavia
3.0
3.0 0.0
Componenti e costruzione catodi
2.0
2.0 0.0
0.0 0.0
Consorzio
Ore CPU
Spazio Disco
Cassette
Altro
0.0 0.0
0.0 0.0
0.0 0.0
Completamento camera di misura sotto vuoto spinto
3.0
3.0 0.0
Totale
9.5 0.0
Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni ?
Breve descrizione dell'intervento:
Mod EC./EN. 2
(a cura del responsabile locale)
A cura della
Comm.ne
Scientifica
Nazionale
Struttura
MI
Codice
Esperimento
CAERES
Resp. loc.: I. Boscolo
Gruppo
5
In KEuro
IMPORTI
VOCI
DI
SPESA
Parziali
SJ
Riunioni della collaborazione + lavoro allo esperimento a Frascati e Roma 2 + incontro con
G. Parisi per la fisica dei materiali rilassori e con M. Rossi per le diagnostiche a Roma 1.
6.0
Run di esperimento a LNS
1.5
Visita a Legnaro per discussioni con Cavenago ed altri, Parma e Pavia sulla crescita dei
ferroelettrici.
1.0
Totale Compet.
SJ
2.5
11.0 0.0
Visite a Triete Elettra per discussione sul laser per fotocatodi e sui cannoni di elettroni
Riunioni di collaborazione e lavoro sperimentale ad Haifa−Israele con gruppo Prof. Y. Krasik 3.0
sui cannoni al plasma con ignizione da ferroelettrici
2.0
Collaborazione CERN
5.0
Visita di lavoro a Cornell University Gruppo Nation ed a NRL−Washington per discussione
sui loro risultati con catodi catodi ferroelettrici nei tubi elettronici
6.0
16.0 0.0
Stage a UCLA presso gruppo J. Rosensweig − C. Pellegrini per la sperimentazione del film
di diamante nel cannone a radiofrequenza. E' stata stabilita la collaborazione
ossidi per ceramiche, manutenzione forno, utensili per taglio e lappatura ceramiche, solventi 4.5
per etching, platino e oro per elettrodi, maschere
1.5
materiale elettrico: componenti attivi e passivi e rinnovo saldatori, connettori da alta
2.0
tensione ed alte correnti, tester
1.0
materiale da vuoto: flange, passanti da vuoto
9.0 0.0
materiale per il calcolo: inchiostri per stampanti, aggiornamento software, carta, espansione
memoria, floppy e cd−rom, materiale da uffucio
trasferimento laboratorio
1.0
1.0 0.0
Consorzio
Ore CPU
Spazio Disco
Cassette
Altro
0.0 0.0
manutenzione impulsatori, manutenzione computer e stampanti, manutenzione pompe da
vuoto e strumenti di misura, manutenzione degli alimentatori di alta tensione, oscilloscopio
3.0
3.0 0.0
nuovo impulsatore per impulsi lunghi
5.0
alimentatore da 3 kV−10 mA
1.5
no. 1 PC computer da uficio, no. 1 portatile
5.0
oscilloscopio da 100 MHz digitale
3.0
14.5 0.0
0.0 0.0
Totale
54.5 0.0
A cura della
Comm.ne
Scientifica
Nazionale
Mod EC./EN. 2
Struttura
RM2
Codice
Esperimento
CAERES
Resp. loc.: Maria Letizia Terranova
Gruppo
5
In KEuro
IMPORTI
VOCI
DI
SPESA
Parziali
SJ
Missioni a Milano e Frascati per misure e discussione dati
Totale Compet.
SJ
2.0
2.0 0.0
Partecipazioni a workshop su materiali di carbonio
3.0
3.0 0.0
reagenti, polveri nanometriche,gas puri,manutenzione apparato deposizione, apparato F.E, 10.0
Raman e SEM, ricambi per apparato misure LNF,materiale elettrico e da vuoto
10.0 0.0
0.0 0.0
Consorzio
Ore CPU
Spazio Disco
Cassette
Altro
0.0 0.0
0.0 0.0
0.0 0.0
0.0 0.0
Totale
15.0 0.0
Mod EC./EN. 2
A cura della
Comm.ne
Scientifica
Nazionale
Struttura
LNF
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
ALLEGATO MODELLO EC2
Si ricorda che le motivazioni della proposta per l’area Romana sono studiare e
sperimentare foto−catodi robusti, in particolare film di diamante variamente drogato
e cresciuto, ma anche altri materiali interessanti come fotoemettitori con lo scopo
di verificarli come possibili candidati per le sorgenti di elettroni ad alta brillanza e in
particolare per l'esperimento nazionale SPARC ed il progetto SPARX. Nei primi
mesi del 2003 la sperimentazione su film policristallini a base−diamante prodotti
con la tecnica di deposizione chimica da fase vapore (CVD) ha portato a
un’efficienza quantica QE= 10^{−5} con un campo accelerante di soli 20 kV/cm con
la quarta armonica del laser Nd:Yag (266 nm − 4.7 eV). I campioni sperimentati
hanno operato stabilmente per molti giorni ed in vuoti intorno a 10^{−5} mbar e
sotto elevata intensita’ della radiazione laser. Gli alti valori di QE sono stati ottenuti
con film costituiti da isole nanometriche di Carbonio amorfo su una buona matrice
cristallina di diamante, terminato con idrogeno per abbassarne l'affinita'
elettronica. Questi risultati promettenti ci guidano nel proporre il proseguimento di
questa ricerca studiando sistemi per riprodurre in modo controllabile la struttura
ottimale del film. Verranno inltre studiate le caratteristiche di emissione di campo,
importanti per l’applicazione agli acceleratori. A questo scopo e’ stata avviata una
collaborazione con l’UCLA di Los Angeles per provare un catodo negli alti campi di
un cannone a RF. In questo programma di fotoemettitori noi proponiamo anche lo
studio di metalli o comunque cristalli che danno risultati interessanti nei laboratori
internazionali. Per lo studio dei metalli e per raggiungere campi piu’ elevati e’ in
costruzione una nuova camera da ultra vuoto con un nuovo porta−catodo. Il sistema
di pompaggio e’ reperibile nelle scorte locali.
Mod EC./EN. 2a Pagina 1
Struttura
LNF
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
Struttura
MI
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
Trasferte Interne. no. 1 trasferta a LNS per 3 persone con trasporto di
apparecchiature per una settimana. Trasferte a Frascati e Roma 2 (0.4
kEU/trasferta), no. 5 trasferte/anno per Boscolo e no. 5 trasferte/anno per
Cialdi. La collaborazione prevede periodi anche lunghi di lavoro
all'esperimento. Trasferte Roma per incontri con Parisi no. 2 (1 Boscolo + 1
Cialdi) per discussioni di lavoro sui materiali rilassori ed incontri con
M. Rossi per la crescita dei film di diamante. Trasferte Parma e Pavia per
discussione sulle tecniche di crescita dei cristalli e sulle sperimentazioni
in atto. Trasferte a Legnaro per discutere con M. Cavenago sulle sorgenti ECR
con iniezione di elettroni. Trasferte a Trieste−Elettra per discutere sulle
attivita'−esperienze relative ai laser per fotocatodi e sui cannoni di
elettroni. Trasferte estere. no. 2 trasferte per Boscolo e Cialdi ad
Haifa−Israele presso il gruppo Prof. Y. Krasik per la collaborazione
instaurata sui cannoni al plasma con catodi ferroelettrici. Partecipazione
conferenza Boston Material Science e visita a NRL e Cornell University perche'
sperimentano catodi ferroelettrici; CERN per la collaborazione con H. Riege
sui catodi ferroelettrici. Stage a UCLA presso il gruppo
J. Rosensweig − C. Pellegrini per la sperimentazione del film di diamante nel
cannone a radiofrequenza.
Consumo. La produzione dei materiali ceramici e dei relativi catodi
necessitadi: ossidi ultrapuri per ceramiche, manutenzione forno, continua
sostituzione di utensili per taglio e lappatura ceramiche (le ceramiche sono
materiali molto duri), solventi per etching, platino e oro per elettrodi,
maschere; materiale elettrico (la manutenzione dell'impulsatore richiede
circa 2.5 kE/anno), materiale da vuoto, manutenzione computer−stampanti,
ecc. La richiesta di 10 kE/anno e' molto compressa.
Trasporto e facchinaggio. E' previsto il cambio di stabile per il laboratorio.
Investimento.
Nuovo impulsatore con impulso lungo + gauge vuoto: Il nuovo impulsatore
serve per avere impulsi sufficientemente lunghi da verificare i cambiamenti
di stato dei ferroelettrici rilassori. Oscilloscopio medio: nel laboratorio
ci sono no. 3 apparati per esperimenti, la iniziale camera da vuoto per test
sui catodi, il cannone nuovo per i test di macchina ed una seconda maccchina
per i test dui materiali rilassori−ferroelettrici. Abbiamo un unico
oscilloscopio. I 2 computer, uno portatile per S. Cialdi ed uno per il
laboratorio−gruppo.
Alimentatore da 3 kV−10 mA e' necessario perche' e' stato costruito il cannone
di elettroni e questo necessita dei suoi alimentatori.
Commento. La richiesta ha due voci in aumento rispetto alla previsione
scritta lo scorso anno alla presentazione della proposta: 1) la richiesta di
trasferta estero e 2) la richiesta di materiale inventariabile. La prima voce
Struttura
MI
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
>e' motivata dal fatto che in questo anno e' stato trovato un film di diamante
che sembra molto interessante ed e' stata strutturata una collaborazione con
il laboratorio di UCLA per la sua sperimentazione in un cannone a
radiofrequenza. La seconda voce nasce dal fatto che lo scorso anno non e'
stato finanziato lo impulsatore ed al fatto che si e' verificata la esigenza
di un oscilloscopio e di un alimentatore per il nuovo cannone
costruito. Infine viene presentata la esigenza di un computer per la presa
dati.
Struttura
RM2
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
CAERES (CAtodi Emissione Ricerca E Sviluppo )
L’attività della sezione di Roma II è rivolta alla sintesi (deposizione da fase vapore) e
caratterizzazione strutturale di strati policristallini a base−diamante da utilizzare per la produzione
di fotocatodi . L’analisi dei risultati ottenuti irradiando a 2.3 , 3.5 e 4.7 eV un elevato numero di
campioni con differenti strutture cristalline e differenti rapporti tra C−diamante e C−amorfo indica
una forte correlazione tra resa di fotoemissione e caratteristiche strutturali/composizionali dei film
di diamante Gli esperimenti di fotoemissione a 4.7 eV condotti a Frascati indicano un meccanismo
a 1 fotone con efficienza quantica dell’ordine di 10 –5 a bassi valori di campo accelerante. I
fotocatodi assemblati con tali strati di diamante ,oltre ad essere caratterizzati da un’efficienza
quantica confrontabile con quella dei migliori fotocatodi metallici, non necessitano di vuoto
elevato, sono estremamente robusti e stabili nel tempo . Per il 2004 ci proponiamo (tramite
irradiazione con laser ad eccimeri) di ottimizzare la resa quantica modificando in modo controllato
il rapporto diamante/amorfo e definendo la distribuzione dei cluster di C−amorfo sulla superficie
del diamante. Verranno preparati inoltre depositi a base−diamante su substrati predisposti per
esperimenti di retro−illuminazione . Attualmente sono in corso di preparazione fotocatodi di
diamante con caratteristiche idonee per l’utilizzo nell’RF−gun di UCLA per lo studio di correnti di
buio.
E’ in corso inoltre la messa a punto dell’apparato per misure di emissione di campo.
Oltre alla produzione ed ai trattamenti post−sintesi, la sezione di Roma II provvede alle
caratterizzazioni morfologico−strutturali degli strati di diamante e di altri materiali utilizzati
nell’esperimento CAERES .Le caratterizzazioni sono effettuate sia utilizzando gli apparati presenti
nei propri laboratori , quali il microscopio elettronico a scansione (SEM) ,lo spettrometro Raman
,l’ apparato per la Field Emission , la diffrazione di elettroni (RHEED) , sia altre tecniche
disponibili tramite collaborazioni già in atto (diffrazione di raggi−X, microscopia in trasmissione,
microscopia ad effetto tunnel) e sulle quali comunque i componenti l’unità hanno una consolidata
esperienza .
Struttura
RM2
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
PREVENTIVO GLOBALE DI SPESA PER L'ANNO 2004
In KEuro
A CARICO DELL' I.N.F.N.
Struttura
Miss. interno Miss. estero.
di cui SJ
di cui SJ
Materiale
di cons.
di cui SJ
Trasp.
e Facch.
di cui SJ
11,0
1,5
2,0
16,0
3,0
3,0
9,0
2,0
10,0
1,0
TOTALI 14,5
22,0
21,0
1,0
MI
LNF
RM2
Spese
Calc.
di cui SJ
Affitti e
Manut.
Appar.
Mater.
inventar.
di cui SJ
3,0
3,0
di cui SJ
Costr.
appar.
di cui SJ
14,5
14,5
TOTALE
Compet.
A
carico
di altri
Enti
di cui SJ
3,0
54,5
9,5
15,0
3,0
79,0
NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente
Note:
Mod EC./EN. 4
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2003
1− Cannone di elettroni: abbiamo progettato e costruito il cannone di elettroni al plasma, nel quale il materiale ceramico ferroelettrico e' la
sorgente del plasma
2− Fisica dei materiali ferroelettrici. Sono proseguiti i test su catodi
ceramici rilassori ed in particolare e' stata avviata la dinamica della
polarizzazione dei materiali ceramici ferroelettrici.
3− Fotoemissione. E' proseguita la sperimentazione di film di diamante ed e'
stato fatto un possibile modello interpretativo. E' stato individuato un film
di diamante con buona efficienza quantica (10^−5). Si tratta di un
fotoemettitore robusto: e' stato sperimentato ad una pressione molto piu'
alta rispetto a quella di un normale fotocatodo metallico.
B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2004
1− Cannone di elettroni: test di funzionamento del cannone di
elettroni. Saranno sperimentati la potenza massima e la potenza media,
l'azione della focalizzazione e i cicli di fatica dei componenti.
2− Sorgente ECR: ci proponiamo un esperimento sulla sorgente ECR CAESAR dei
LNS con un sistema tecnologicamente piu' adatto rispetto al precedente.
3− Fisica dei materiali ceramici rilassori: si prevedono alcuni esperimenti
di confronto della dinamica della polarizzazione spontanea su campioni di
materiale diverso e nelle due configurazioni vergine ed prepolato.
4− Fotoemissione. E' previsto la riproduzione su vari campioni del risultato
ottenuto su un particolare film di diamante; e' previsto inoltre un primo
test in un cannone di elettroni a radiofrequenza del film suddetto a UCLA. E'
previsto, da ultimo, la costruzione di un modello del materiale
consistente con le osservazioni sperimentali.
C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI
Anno
Missioni Missioni
finanziario interno estero
In kEuro
Affitti e
Materiale
Trasp. e Spese
Materiale Costruz.
Manut.
TOTALE
di
inventar. apparati
Facch. Calcolo
consumo
Apparec.
TOTALE
Mod EC. 5
(a cura del rappresentante nazionale)
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
PREVISIONE DI SPESA
Piano finanziario globale di spesa
In KEuro
ANNI
Miss.
FINANZIARI interno
2004
TOTALI
Mod EC./EN. 6
Miss. Materiale di Trasp. e Spese
estero.
cons.
Facch.
Calc.
14.5
22
21
1
14,5
22,0
21,0
1,0
0
Affitti e
Manut.
Appar.
3
3,0
Mater. Costr.
inventar appar.
TOTALE
Compet.
14.5
3
79.0
14,5
3,0
79,0
Codice
Esperimento
CAERES
Struttura
LNF
Gruppo
5
COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA
N
Qualifica
Affer.
RICERCATORE Dipendenti
Incarichi
al
%
Cognome e Nome
gruppo
.
Art.
23
Ruolo
Ricerca Assoc
N
TECNOLOGI
Cognome e Nome
1 TAZZIOLI Franco
2 VICARIO Carlo
Qualifica
Incarichi
Ass.
Ruolo Art. 23
Tecnol.
D.T.
Bors.
Dipendenti
Numero totale dei Tecnologi
Tecnologi Full Time Equivalent
N
Numero totale dei ricercatori
Ricercatori Full Time Equivalent
Cognome e Nome
2
0.6
Qualifica
Incarichi
Dipendenti
Ruolo
Art.
15
Collab.
tecnica
%
Assoc.
tecnica
15
15
0 Numero totale dei Tecnici
0 Tecnici Full Time Equivalent
2
0.3
Annotazioni:
mesi−uomo
Osservazioni del direttore della struttura in merito alla
disponibilità di personale e attrezzature
Mod EC./EN. 7
30
30
1 CACCIOTTI Luciano CTer.
2 SORCHETTI Rossano CTer.
SERVIZI TECNICI
Denominazione
TECNICI
%
Struttura
MI
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
N
Qualifica
Affer.
Incarichi
al
%
Cognome e Nome
gruppo
.
Art.
23
Ruolo
Ricerca Assoc
1 Benedek Giorgio
2 Boscolo Ilario
3 Cialdi Simone
P.O.
P.A.
AsRic
5
5
5
N
TECNOLOGI
Cognome e Nome
Qualifica
Incarichi
Ass.
Ruolo Art. 23
Tecnol.
Dipendenti
20
50
50
N
TECNICI
Cognome e Nome
Qualifica
Incarichi
Ruolo Art. 15
Collab.
tecnica
Univ.
Annotazioni:
mesi−uomo
Mod EC./EN. 7
%
Assoc.
tecnica
1.2 Tecnici Full Time Equivalent
SERVIZI TECNICI
Denominazione
0
0
Dipendenti
1 Cipriani Daniele
%
50
1
0.5
Struttura
RM2
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
N
Qualifica
Affer.
Incarichi
al
Cognome e Nome
gruppo
.
Art.
23
Ruolo
RicercaAssoc
1 Catani L.
2 Terranova M.L.
Ric.
P.A.
5
5
%
15
40
N
TECNOLOGI
Cognome e Nome
1 Orlanducci S.
2 Piccirillo S.
3 Sessa V.
Qualifica
Incarichi %
Ass.
Ruolo Art. 23
Tecnol.
60
Dott.
100
R.U.
60
R.U.
Dipendenti
N
Cognome e Nome
Qualifica
Incarichi
Dipendenti
Ruolo Art. 15
Collab.
tecnica
Annotazioni:
mesi−uomo
Mod EC./EN. 7
%
Assoc.
tecnica
0.55 Tecnici Full Time Equivalent
SERVIZI TECNICI
Denominazione
TECNICI
3
2.2
0
0
Codice
Esperimento
CAERES
Gruppo
5
MILESTONES PROPOSTE PER IL 2004
Data
completamento
30/06/2003
Descrizione
"1) progetto e costruzione di un cannone con catodo ferroelettrico; 2) sperimentazione del PLZT 8/65/35 come
spin−glass con impulsi potenti e veloci ma corti; 3) test sui catodi per lo esperimento"
"sulla sorgente ECR CAESAR; 4) test di catodi di diamante con differenti idrogenazioni."
30/12/2003
"1) primi test del cannone di elettroni; 2) sperimentazione del PLZT 7/65/35 e 9/65/35 come spin glass con impulsi
potenti e veloci; 3) progetto dello impulsatore con impulsi lunghi; 4) test a Catania"
"sulla sorgente di ioni; 5) ancora test di catodi di diamante con diverse idrogenazioni e diverse percentuali di sp2."
30/06/2004
"1) lavoro al cannone di elettroni; 2) esperimenti e modelli sulle ceramiche ferroelettriche rilassori; 3) ancora test di
catodi di diamante con diverse idrogenazioni e diverse percentuali di sp2; 4) sperimentazione off−line del nuovo
apparato per lo esperimento su ECR−LNS.
30/12/2004
1) sperimentazioni e test sul cannone di elettroni; 2) esperimento sulla
macchina CAESAR dei LNS; 3) test di fotoemissione su campioni vari di
diamante e su campioni di Mg; 4) esperimenti e fisica dei ferroelettrici
rilasori.
Mod EC./EN. 8

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo

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