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Esperimenti Fisica Nucleare
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INTRODUZIONE ALL'ESPERIMENTO DIAMANTE
 
Nelle applicazioni in cui è previsto un elevato livello di radiazioni, l'utilizzo di un rivelatore al diamante ha dimostrato, meglio di ogni altro materiale, la capacità di poter caratterizzare la regione interna di un fascio di particelle emesse da un acceleratore.
Le misure di intensità di fascio all'interno di un esperimento di fisica nucleare sono di particolare importanza per le applicazioni derivabili in ambito medico che utilizzino fasci di radiazioni.
La limitazione di tale tecnica sta nel fatto che il segnale emesso da questi rivelatori è talmente basso che non si riesce ad avere una risoluzione spaziale del segnale limitandone la misura del profilo del fascio in esame.
L'esperimento Diamante condotto a Catania presso i Laboratori Nazionali del Sud si propone uno studio sistematico di un fascio di protoni ottenuto mediante un acceleratore di tipo tandem da 15 MV.

Per applicazioni di questo tipo gli usuali rivelatori al silicio presentano delle forti limitazioni a causa proprio delle elevate radiazioni a cui sarebbero esposti che si traducono in una irreversibile distruzioni delle giunzioni in essi presenti. Usualmente le misure di intensità di fascio vengono effettuate mediante delle tazze di Faraday posizionate dove il fascio viene stoppato.

I rivelatori al diamante sono stati progettati e realizzati a Roma nei laboratori di Tor Vergata.
Un rivelatore al diamante consiste di un film di diamante depositato tramite la tecnica conosciuta come "Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition" su di un substrato al silicio.
Scopo dell'esperimento è stato quello di porre a confronto le misure ottenute con tre diversi tipi di rivelatori ossia quelli al silicio, quelli al diamante e quelli denominati tazza di Faraday.

La foto seguente rappresenta uno schema della disposizione dei rivelatori rispetto al fascio all'interno di una camera a vuoto.
Si notino i rivelatori al diamante fissati nel piatto rotante e la struttura metallica in acciao inox della camera a vuoto.
Le misure ottenute hanno testimoniato la stabilità del sistema e la sua riproducibilità evidenziando proprietà non conosciute sino ad oggi ovvero l 'elevato guadagno del rivelatore e l'ottimo tempo di risposta.
 
Si riportano di seguito alcune immagini che evidenziano particolari dell'esperimento.
 

Particolare della micro channel plate contenente il rivelatore al diamante

Linea del fascio, si notino i magneti per la collimazione e il sistema per il mantenimento del vuoto all'interno della conduttura in acciao.

Particolare della fase di setup della meccanica per il posizionamento dei rivelatori

Fase di setup dell'elettronica dell'esperimento

Elettronica per l'acquisizione dei dati misurati.

Particolare della sala di controllo dell'acceleratore Tandem.

 
 

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