Ion-ENA Lab

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La facility è costituita da una camera da alto vuoto e un beam di particelle accelerate cariche e/o neutre a energie fino a 5 keV di specie leggere (He) e pesanti (Ar). Il sistema consente di studiare o simulare sperimentalmente gli effetti di fasci di particelle accelerate (come il vento solare) su sensori, materiali, analoghi planetari nonche’ testare e calibrare strumentazione spaziale per particelle cariche o neutre. L’ambito scientifico primario è quindi il Planeatry Space Weather e tutto cio’ che riguarda la strumentazione per lo studio dell’interazione del Vento Solare con corpi del sistema solare (sviluppo e testing di rivelatori di particelle cariche e neutre).

-Il beam è generato da una sorgente a catodo freddo (Ion penning) in grado di accellerare le particelle cariche fino a 5 keV in un cannone diretto nella camera da vuoto di volume 60l. Un secondo stadio del cannone permette di modulare intensità e distribuzione del beam con un sistema di Einzel Lenses e griglie di soppressione. Un terzo stadio è costituito da una cella di scambio di carica in grado di neutralizzare il beam di ioni e produrre un fascio di Atomi Neutri Energetici (ENA).

-La camera da alto vuoto ha un sistema di pompaggio a secco con pompe scroll e turbomolecolare  e/o cryopompa (circa 1E-7mbar). Le numerose flange di accesso (tipo CF con possibili adattatori) consentono di inserire svariati elementi, porta campioni, feedthrough o controller. Uno spettrometro di massa (Pfeiffer vacuum) a 200amu permette di discriminare le componenti di specie all’interno della camera e controllare i gas residui. Un sistema di movimentazione da vuoto con coontroller remoto permette di effettuare test al variare di x,y e per ottenere input a diversi angoli di incidenza e posizione.

-Il sistema di monitoraggio è costituito da detector di particelle per la misura dell’intensità e del profilo del beam quali detector MCP (MicroChannel Plate) e con Faraday Cup (con possibilità di RPA-retrding Potential Analyser per spettro energetico) su x-y per mappatura.

-La camera è provvista anche di una sorgente UV (Deuterium lamp 115-400nm) con appositi filtri di larghezza +/-10nm per Lyman-alfa per simulare specifici effetti di albedo o background o come sorgente diretta.

Apparati di misura e di lettura quali MCA, TDC, charge preamplifier, pulse shape analyser, HV power supply sono dipsonibili per diversi tipi di esperimento.

Utilizzata in passato per strumentazione di ioni (Cluster), negli ultimi 20 anni la facility è stata revisionata e approntata per sviluppo e testing di strumenti ENA. L’attività principale è stata lo sviluppo e la calibrazione dello strumento ELENA del pacchetto SERENA per BepiColombo e attività di validazione e test dell’intero pacchetto Serena (composto da 4 unità, 2 per ioni e 2 per neutri) a bordo del MPO di BepiColombo.

La facility ha anche contribuito a test di aging da bombardamento da vento solare (su ottiche o campioni biologici), nonché  sviluppo e testing di strumentazione innovativa. Attualmente la facility è del tutto operativa dopo aver rinnovato sistemi di pompaggio, le movimenatzioni e i monitor. Le sorgenti UV, di ioni e Neutri ne fanno un ottimo apparato per  lo studio completo del rapporto segnale/rumore per strumentazione dedicata alle interazioni tra vento solare e ambienti planetari. Le numerose richieste di attività legate al Planetary Space Weather, intearzione Vento solare-corpi del sistema solare e lo sviluppo tecnologico a livello di strumentazione spaziale innovativa, ne richiederebbero un ampliamento per portare avanti i nuovi progetti, sia  in termini di camera che di range energetico.

Caratteristiche tecniche:

Ion-ENA beam

Sorgente:                              IQP10/63 Specs

Energie:                                0,1-5keV

Specie :                              He, Ar

Camera da vuoto

Volume:                                Camera cilindrica da 60 litri

Vuoto limite:                         1E-7 mbar

Flange-finestre:                 ConFlat type 40-63-100 con adattatori

Vacuum system :               Scroll – Turbomolecolar and cryo pump

Vacuometri:                        Full-range e monitor per basso/alto vuoto

Apparati del sistema:

Einzel Lenses                      Focalization system fino a 10kV

Spettrometro di Massa       200amu – Pfeiffer Vacuum

UV Lamp                               115-400 nm – L10706 Hamamatsu

Movimentazioni da vuoto   -trasversale x-y (5-10cm, ris 100um) -angolare 0-360°,  = 0-9

Monitor detector-MCP(MicroChannel Plate 2D-Hamamtsu,Photonis) -Faraday Cup

E.De Angelis / Rispoli