Il Ciclotrone del progetto SPES è un acceleratore circolare operativo presso i laboratori LNL. è stato installato e collaudato nel triennio 2015-2017 ed è in funzione dal 2018.
Il Ciclotrone è in grado di accelerare ioni H–, prodotti con energia di 40 keV da una sorgente esterna, ad energie finali che possono variare da 35 a 70 MeV. Gli ioni H– confinati all’interno dell’acceleratore da un campo magnetico di 1,5 tesla ed accelerati da due cavità RF ad una tensione di 70 kV, una volta raggiunta l’energia desiderata sono estratti dalla macchina mediante il processo di stripping di tutti gli elettroni e quindi trasportati come protoni verso le stazioni target per mezzo di linee di trasporto. L’utilizzo del processo di stripping in fase di estrazione consente di avere diversi vantaggi: è possibile estrarre una elevata quantità di corrente ovvero un grande numero di particelle cariche al secondo, con pochissime perdite; è possibile estrarre contemporaneamente i protoni in diversi punti dell’acceleratore ed avere quindi a disposizione più fasci di particelle cariche da trasportare (due nel caso di questo ciclotrone) ed utilizzare per irraggiare differenti target.
Il Ciclotrone SPES accelera ioni H– fino ad una corrente media massima di 500 µA (35 kW di potenza a 70 MeV di energia) che può essere modulata e ripartita in due fasci di protoni estratti alla stessa energia da due porte opposte e separate. Questa peculiarità ha permesso di configurare la facility SPES in maniera tale da massimizzare il numero di postazioni target raggiungibili (fino a 8) dai fasci di protoni di elevata potenza e quindi di poter sfruttare allo stesso tempo l’acceleratore sia per esperimenti di fisica nucleare previsti nel progetto SPES sia per applicazioni di diverso tipo, tra cui quelle in ambito medicale (vedi progetto LARAMED).
Il servizio Ciclotrone cura lo sviluppo, la progettazione e la realizzazione dei sistemi inerenti il Ciclotrone e le linee di trasporto del fascio di protoni di alta intensità di corrente; ha la responsabilità della manutenzione e la gestione del Ciclotrone e dei suoi sottosistemi, delle linee di trasporto, degli elementi magnetici e dei relativi alimentatori ad esso afferenti. Il reparto afferente al servizio si occupa della conduzione del Ciclotrone e del trasporto dei fasci di protoni di alta intensità di corrente.