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Fisica applicata e ricerca tecnologica

frontespizio

L'innovazione è la chiave della crescita e della competitività. La fornitura di soluzioni nuove per problemi di società emergenti con rapidità è cruciale per aspetti di economia. In questo contesto, gli obbiettivi specifici della ricerca tecnologica sono la promozione della scienza di eccellenza, lo stimolo di industrie innovative e il raggiungimento di una società migliore. 

INFN supporta la fisica applicata e la ricerca tecnologica attraverso la Commissione Scientifica Nazionale 5 (CSN V): LNL sono il riferimento nazionale e internazionale per lo sviluppo di prototipi futuri e per la realizzazione degli acceleratori dei giorni nostri. Essi sono impiegati nella ricerca di base, così come in altri settori di ricerca e altre discipline. Una forte attività interdisciplinare riguarda gli sviluppi in rivelatori di radiazioni, elettronica e tecnologia informatica. Tali tecnologie hanno applicazioni in altri campi scientifici (salute, difesa, beni culturali, ambiente). In fisica biomedica, la ricerca tecnologica trova rilevante ruolo nell'imaging medico, nella terapia per tumori, nella dosimetria e nella pianificazione dei sistemi per trattamenti di radioterapia con fascio di protoni e ioni.


Infrastrutture di ricerca e di irraggiamento per applicazioni interdisciplinari


CSN5 presidente: Dr. Valter Bonvicini
LNL coordinatore locale: Dr. Valeria Conte

Ulteriori informazioni: INFN CSN5 website

Ai LNL nell'anno 2020 sono attivi i seguenti progetti di ricerca.


ASIDI

Responsabile Nazionale: V. Rigato
Responsabile Locale: V. Rigato

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Irradiazione di singolo ione deterministica e impiantazione alla scala sub-micrometrica | Collimazione di fascio | Rivelazione di singolo ione | Determinazione della misura del fascio alla scala sub-micrometrica | Imaging a risoluzione spaziale micrometrica | IBIC | Rivelatori pixel di silicio a valanga: risposta e danno | Irraggiamento su pattern di film sottili


CIMICE

Responsabile Nazionale: A. Selva
Responsabile Locale: A. Selva

LINEA: rivelatori

BREVE DESCRIZIONE:

Caratterizzazione microdosimetrica dei campi di radiazione


COOLGAL

Responsabile Nazionale: P. Mastinu
Responsabile Locale: M. Rossignoli

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Produzione di neutroni veloci (E > 1 MeV), studio delle performance di schermi per neutroni e studio degli effetti su dispositivi elettronici.


DEMIURGOS

Responsabile Nazionale: G. Carugno
Responsabile Locale: A. Dainelli

LINEA: rivelatori

BREVE DESCRIZIONE:

Interazione laser con stati atomici eccitati e ionizzati


ELIOT

Responsabile Nazionale: L. Bandiera
Responsabile Locale: D. De Salvador

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Intrappolare la radiazione di bremsstrahlung nei cristalli orientati


ENTER_BNCT

Responsabile Nazionale: A. Altieri
Responsabile Locale: E. Fagotti

LINEA: interdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

Processi connessi con la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy)


FIRE

Responsabile Nazionale: F. Fraboni
Responsabile Locale: S. Carturan

LINEA: rivelatori

BREVE DESCRIZIONE:

Rivelazione diretta e indiretta in tempo reale di fotoni e particelle


IDDLS

Responsabile Nazionale: D. Cesini
Responsabile Locale: S. Fantinel

LINEA: elettronica

BREVE DESCRIZIONE:

Apparati per interconnessioni a banda larga tra data center mediante tecnologie SDN (Software Defined Network) accoppiate a software per la federazione di storage distribuito per l'implementazione di un DataLake su scala nazionale. Lo storage sarà installato al Tier1 e ai Tier2 di CMS e ATLAS.


ION2NEUTRAL

Responsabile Nazionale: M. Cavenago
Responsabile Locale: M. Cavenago

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Tecniche di sorgente ionica potenziate e rilevazione dei neutri per manipolazione del fascio di particelle e applicazione di fusione.


ISOLPHARM_EIRA

Responsabile Nazionale: A. Andrighetto
Responsabile Locale: A. Andrighetto

LINEA: interdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

Ionizzazione transporto e identificazione isotopi dell'Argento. Fotoionizzazione di atomi di Ag. Deposizione e purificazione nel bersaglio secondario. Sintesi di complessi contenente l'argento e il rame (con isostopi anche radioattivi) Studio di molecole organiche per il trasporto dell'argento verso bersagli cellulari, studi in vivo di luminescenza e radiomarcatura


METRICS

Responsabile Nazionale: J. Esposito
Responsabile Locale: J. Esposito

LINEA: interdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

a) (obiettivo principale): studio delle reazioni nucleari 52Cr(p,n)52g/mMn, 53Cr(p,2n)52g/mMn, 54Cr(p,3n), 52g/mMn e dei principali canali di reazione che producono contaminanti del Mn. b) (obiettivo secondario): studio delle reazioni nucleari alternative che possono produrre 52m/gMn, impiegando sia fasci di protoni, sia deutoni: 52Cr(d,2n); 56Fe(p,αn); 56Fe(d,α2n); 54Fe(p,3He); 54Fe(d,α) e valutazione dei principali interferenti. (c) Studio di nuove molecole trasportatrici (farmaci) in grado di mantenete le proprieta' paramagnetiche del Mn52 per la future PET/MRI ibride.


MOPEA

Responsabile Nazionale: P. Zotto
Responsabile Locale: P. Antonini

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Costruzione di un prototipo di acceleratore elettrostatico modulare 


NEPTUNE

Responsabile Nazionale: G. Cutttone
Responsabile Locale: V. Conte

LINEA: interdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

Studio della reazione p+11B--> 3 alpha per migliorare l'efficacia di un trattamento di protonterapia


NIRVANA

Responsabile Nazionale: V. Conte
Responsabile Locale: V. Conte

LINEA: Inderdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

Misure di struttura di traccia a livello del nanometro. Microdosimetria al nanometro


PRONG

Responsabile Nazionale: D. De Salvador
Responsabile Locale: D. De Salvador

LINEA: rivelatori

BREVE DESCRIZIONE:

Processi di drogaggio iperpuri e nanometrici.


RESOLVE

Responsabile Nazionale: F. Picollo
Responsabile Locale: V. Rigato

LINEA: interdisciplinare

BREVE DESCRIZIONE:

Studio degli effetti a livello cellulare di irraggiamenti in vitro di radiazione X somministrata ad alti dose-rate


TEFEN

Responsabile Nazionale: C. Pira
Responsabile Locale: C. Pira

LINEA: acceleratori

BREVE DESCRIZIONE:

Sistemi da sputtering, criostati e bench di misura in RF, impianto chimico, SEM, XRD


 

Altri esperimenti

PP_MUNES (Responsabile Nazionale: A. Pisent; Responsabile Locale: E. Fagotti) Sorgenti neutroniche intense da acceleratore, RFQ ad alta intensità denominato TRASCO

LARAMED (Responsabile Nazionale: A. Duatti; Responsabile Locale: J. Esposito) Produzione di radioisotopi per la medicina

ESS-MIUR (Responsabile Nazionale: S. Gammino; Responsabile Locale: A. Pisent) Sorgenti neutroniche da spallazione

IFMIF (Responsabile Nazionale: A. Pisent, Responsabile Locale: A. Pisent) Acceleratori per fusione

INFN_E (Responsabile Nazionale: M. Ripani) Applicazioni nucleari all'energia

SPES (Responsabile Nazionale: G. Prete) Produzione selettiva di fasci esotici radioattivi




PLASMA4BEAM

Responsabile Nazionale: M. Cavenago
Responsabile Locale: M. Cavenago

L'esperimento Plasma4beam (2017-2019) sviluppa sorgenti di ioni, trappole a gas tampone, tecniche di calcolo e misuratori per fasci ad alta intensita' e rivelatori di neutroni di interesse per il progetto ITER e altri reattori di fusione, o per il progetto SPES. L'esperimento a cui partecipano 5 strutture INFN (BA, LNL, LNF, MI e MIB) e' in stretta sinergia con il consorzio RFX (Padova) e il progretto PRIMA, che sviluppa l'iniettore di neutri per ITER (potenza nominale di fascio 40 MW cioe' 40 A ioni negativi / 1 MV per ciascun sistema).

Le attivita' si articolano in 5 filoni:

WP1: sviluppo della versatile sorgente di prova NIO1 (9 fascetti di ioni H- fino a 15 mA ciascuno e 60 kV, costruita su nostro progetto a finanziamento esterno).

WP2: Radiofrequency Cooler

WP3: sviluppo di rivelatori per neutroni a tripla GEM (su cui l'INFN ha competenze pregresse e diffuse); tali rivelatori hanno risposta temporale estramente rapida e possono dare informazioni sull'energia del neutrone e dunque sulla reazione di produzione.

WP4: sorgenti di ioni positivi (TRIPS e stile IFMIF).

WP5: teoria delle sorgenti e dei fasci H- ed elettroni (o H+) in condizioni di alta carica spaziale. Oltre all'utilizzo dei codici esistenti, e' stato prodotto un codice BYPO con nuove tecniche per superare l'errore di  granularita dei raggi tracciati (tipico dei programmi precedenti).  Inoltre sono state ottenute e pubbblicate alcune soluzioni analitiche (o semi analitiche) di problemi di carica spaziale, di accoppiamente radiofrequenza/sorgente e di trasporto in prossimita dello strato limite plasma/fascio. Constestualmente alle ricerche teoriche, sono stati costruiti piccoli modelli di generatori di generatori di plasma e di estrazione del fascio.

 


 

beam4fusion 1

 

Figura 1: Progetto della sorgente di ioni NIO1.

 

beam4fusion 2abeam4fusion 2ab

 

Figura 2: a) Schema della posizione di una GEM per verificare la superficie di impatto del fascio su un calorimetro adeguato, come per esempio un hypervapotron (TM)  b) Prototipo GEM per SPIDER.

 

beam4fusion 3

 

Figura 3: Simulazione di risultati per ione ed elettroni co-estratti (mostrati separatamente): A) elettrone con campo magnetico rimanente Br= 0.96 T (flusso di densità residua); B) H- ioni, con lo stesso Br; C) H- ioni, con campo magnetico Br=0.48 T; si noti il beam halo.

 

beam4fusion 4

 

Figura 4:  Fast Emittance Scanner

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