Istituto Nazionale di Fisica Nucleare | INFN Acceleratori

Laboratori Nazionali del Sud

Clinica con Acceleratori Convenzionali:

  • Sorgenti Ioniche
  • Acceleratori metallici in banda W e acceleratori Dielettrici
  • Adroterapia
  • Accelerazione da interazione laser-materia
  • Acceleratori di ioni pesanti 

 

 

Sorgenti Ioniche:

Progetti:

  • Sviluppo sorgenti di protoni (e ioni leggeri monocarichi) ad alta intensità (>100 mA), di tipo Microwave Discharge Ion Sources, per LINAC di potenza (progetto PS-ESS);
  • Sviluppo di Sorgenti Ioniche di tipo ECR – Electron Cyclotron Resonance per ioni leggeri e pesanti ad alto stato di carica (progetto AISHa  - Advanced Ion Source for Hadrotherapy)
  • Sviluppo di diagnostica di plasma per sorgenti ioniche: interferometri a microonde, interferopolarimetri a microonde, spettroscopia X, spettroscopia X spazialmente risolta (pin-hole camera)
  • Modeling di plasmi magnetizzati tramite tecniche PIC-Particle in Cell

Strumentazione:

  • Piattaforme alta tensione per test sorgenti ioniche
  • Test-bench per diagnostica di plasma consistente in una trappola magnetica di tipo Simple Mirror e denominata Flexible Plasma Trap (FPT) operante fino a 7+14 GHz di frequenza, 400 W max.
  • Generatori RF fino a 50 GHz e Amplificatori di Microonde di tipo TWT e Klystron nelle bande 4-7 GHz, 13.75-14.5 GHz, 8-18 GHz
  • Vectorial Network Analyzers operative fino a 50 GHz
  • Spectrum Analyzers nell abanda 10 kHz -30 GHz
  • Interferopolarimetro a Microonde (VESPRI) nella banda 16-28 GHz
  • Sonde di Langmuir per la misura resistiva dei parametri di plasma
  • Visori per diagnostica di fascio al BrF operativi a bassa energia (10-200 keV)
  • Competenze
  • Progettazione di trappole magnetiche a magneti permanenti, in rame, o superconduttivi
  • Utilizzo di strumentazione a microonde per le linee di iniezione di potenza in cavità RF
  • Caratterizzazione elettromagnetica di cavità risonanti a microonde con la tecnica del bead-pull
  • Spinning a partire da lastre o tubi

 

Acceleratori metallici in banda W e acceleratori Dielettrici (Torrisi, Sorbello)

Progetti:

  • DEMETRA (DiElectric and METallic Radiofrequency Accelerator (Dielectric Accelerator)

Competenze:

  • Progettazione di cavità in banda W (~100 GHz) in tecnologia “open” ad alto gradiente accelerante per studi di breakdown RF
  • Progettazione di mode Launcher (converter) in banda X da modo TE10 a modo accelerante TM01 Quadrupole-free per applicazioni ad alta brillanza
  • Progettazione di sezione acceleranti dielettriche planari (2D) basate sulla tecnologia a cristalli fotonici alle frequenze ottiche
  • Progettazione di guide d’onda (3D) a cristalli fotonici in configurazione “woodpile” per acceleratori dielettrici
  • Progettazione di guide d’onda dielettriche “Hollow Core” a band gap elettromagnetica (EBG) per alimentazione e DC-break in sorgenti di ioni.
  • Caratterizzazione elettromagnetica di guide d’onda dielettriche con la tecnica del bead-pull
  • Sviluppo di metodi analitici e numerici per il controllo di errore sulla frequenza di risonanza e le perdite conduttive in cavità cilindriche
  • Utilizzo dei simulatori elettromagnetici CST MW Studio, Ansys HFSS e del package MIT Photonic−Bands (MPB), per il calcolo della relazione di dispersione in sistemi ottici

 

Adroterapia Clinica con Acceleratori Convenzionali (Cirrone)

 

Progetti:

Competenze:

  • Simulazione, progettazione e realizzazione di elementi di trasporto per linee di protonterapia passive tipiche del trattamento del melanoma oculare.
  • Competenze nei relativi sistemi dosimetrici e di sicurezza.
  • Su questo fronte va fatto notare l'accordo che è in corso di finalizzazione con la Ditta Best Cyclotron alla quale forniremo proprio le conpetenze relativi a questi aspetti
  • Realizzazione di rivelatori 2D per distribuzioni di dose di fasci di protoni/ioni per adroterapia e di rivelatori per microdosimetria.
  • Simulazione di sistemi di trasporto per linee di protonterapia anche attive. 
  • Accelerazione da interazione laser-materia (Cirrone)

Progetti:

  • ELIMED (accelerazione da laser e linea di selezione energetica e trasporto di fasci ionici per adroterapia oncologica)

Competenze:

  • Studio e realizzazione di targhette e schemi di interazione laser-targhette specifici per l'incemento della produzione di fasci di protoni e di fasci di particelle alfa in plasmi
  • Simulazione, progettazione e realizzazione di sistemi magnetici dedicati al trasporto di fasci di protoni/ioni di energia fino a 250 AMeV generati da interazione laser-target.
  • Sviluppo e realizzazione di rivelatori per dosimetria ad altissimi dose rate e impulsati come quelli che possono provenire dalla generazione laser-target o da acceleratori ad alta intensità che stanno trovando applicazione nella flash radiotherapy.
  • Simulazione Monte Carlo di sistemi di trasporto di fasci di ioni per la realizzazione di linee di protonterapia, per l'ottimizzazione delle dosi al paziente e per lo studio degli aspetti radioprotezionistici

 

Acceleratori di ioni pesanti (Cosentino et al.)

Progetti:

  • Nuove Sorgenti ECR per ioni negativi (in particolare, da gas nobili)
  • Sviluppo di forni e vaporizzatori fino a 1400 °C per la produzione di fasci metallici da sorgenti ECR
  • fasci in batch da elementi radioattivi
  • low energy/low intensity e RIBs beam diagnostics
  • radioactive beam diagnostics
  • amplificatori RF a stato solido
  • computer control acceleratori e linee di fascio

Strumentazione:

  • caratterizzazione di apparati RF di potenza
  • Vuoto e criogenia
  • computer control
  • elettronica analogica low frequency
  • low energy/low intensity e RIBs beam diagnostics

 

Danilo Rifuggiato

Competenze:

  • Dinamica dei fasci di ioni in ciclotroni
  • Iniezione assiale di fasci di ioni in ciclotroni
  • Estrazione di fasci di ioni per deflettore elettrostatica e per stripping in ciclotroni
  • Selezione di fase in ciclotroni
  • Misure ed analisi di campi magnetici in ciclotroni
  • Shimming del campo magnetico in ciclotroni
  • Produzione di fasci di ioni in ciclotroni
  • Produzione di fasci di protoni per protonterapia
  • Trasporto di fasci di ioni nelle linee di fascio fino al punto misura
  • Produzione di fasci radioattivi in un sistema ISOL
  • Disegno di un separatore di massa per un sistema ISOL
  • Produzione di fasci radioattivi per frammentazione in-flight
  • Disegno di ciclotroni ad alta intensità

 

Progetti:

Nell'ambito del Potenziamento del Ciclotrone Superconduttore dei LNS per fasci di potenza massima 10 kW:

  • Approvvigionamento magnete superconduttivo (bobine s.c., schermo azoto e criostato)
  • Sviluppo di un sistema di movimentazione e sostituzione di fogli di grafite (stripper)
  • Disegno di canali magnetici per l'estrazione per stripping
  • Sviluppo di sistemi di diagnostica di fasci ad alta intensità
  • Sviluppo di sistemi di sicurezza per MPS

Ottimizzazione del matching Sorgente - Ciclotrone Superconduttore

Strumentazione:

  • Sistemi di misura del campo magnetico ad alta precisione
  • Sistemi convenzionali di diagnostica del fascio (FC e BPM)
  • Sistemi custom di diagnostica del fascio in ciclotroni

 

Lorenzo Neri

Progetti:

 

 

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