CN

La colonna accelerante dell’acceleratore CN, al cui vertice si trova il terminale a 7 MV (foto di Andrea Alessio)

Il primo ad essere installato ai LNL nel 1961 è stato l’acceleratore CN, elettrostatico del tipo “Van de Graaff”. Si tratta di un acceleratore verticale, alloggiato in una torre presso il confine nord-est del laboratorio. Alto circa 7 m, alla sua sulla sommità è posto il terminale ad alta tensione (in passato fino a circa 7 milioni di Volt, dal 2006 fino a 5.5 milioni di Volt, con l’operatività nei giorni feriali principalmente diurna), sostenuto da una colonna e, al suo interno, attraversato dal tubo accelerante, lungo i quali si distribuisce uniformemente la tensione elettrostatica, tra i 5.5 MV della testa fino al potenziale di terra (0 V) a livello del suolo.

Il tutto è contenuto in un grande recipiente metallico (la “tank”), riempito di una miscela di gas (N2+SF6) con proprietà isolanti a pressione 12-14 bar. All’interno della testa dell’acceleratore (detta “terminale” di alta tensione) trova spazio la sorgente di particelle (ioni positivi di materiali quali H, He, …) e gli apparati che la alimentano (generatori di tensione, alimentatori, apparati per mantenere il canale del fascio in vuoto).

Le particelle, finchè stanno all’interno del terminale, sono protette dalla sua gabbia di Faraday e non risentono della tensione di quest’ultimo.

Interno del terminale a 7 MV, con la sorgente del fascio, il sistema di pre-accelerazione e tutta la strumentazione ad essi asservita (foto di Andrea Alessio)Non appena però sono condotte verso il basso da sistemi di deflessione e focalizzazione elettrostatica ed escono dalla zona del terminale, sentono il campo elettrico distribuito lungo il tubo e ne vengono accelerate fino ad una energia finale (all’uscita del tubo) pari a E=q V, laddove q è lo stato di carica dello ione (ovvero è un numero che rappresenta di quante cariche elettroniche lo ione è lontano dalla neutralità) e V è la tensione tra il terminale e massa.

A questo punto non resta che condurre le particelle accelerate verso il bersaglio e il punto misura tramite deflettori e lenti magnetostatiche. Con il CN si accelerano fasci prodotti di protoni, deuterio ed elio (a carica singola o doppia) che sono utilizzati per studi di fisica fondamentale ed applicata. I principali campi applicativi sono: la scienza dei materiali, la radiobiologia, l’iterazione radiazione-materia, il danneggiamento da radiazioni, la dosimetria. Per la fisica fondamentale si studiano ad esempio le sezioni d’urto e/o le funzioni di eccitazio0ne per canali di reazione nucleari ancora poco investigati, cosi’ come la spettrometria neutronica/gamma. Inoltre è possibile produrre, da una stazione bersaglio appositamente allestita ed opportunamente schermata, fasci di neutroni di media intensita’ (fino a 109 -1010 s-1), in grado di sfruttare la massima corrente di protoni autorizzata (3µA).

Sala sperimentale al CN
Colonna del CN foto di Andrea Alessio