La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

SUVRAD: Synchrotron UltraViolet Radiation facility At DA NE Emanuele Pace Dip. Astronomia e Scienza dello Spazio – Università di Firenze INFN, Sezione.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "SUVRAD: Synchrotron UltraViolet Radiation facility At DA NE Emanuele Pace Dip. Astronomia e Scienza dello Spazio – Università di Firenze INFN, Sezione."— Transcript della presentazione:

1 SUVRAD: Synchrotron UltraViolet Radiation facility At DA NE Emanuele Pace Dip. Astronomia e Scienza dello Spazio – Università di Firenze INFN, Sezione di Firenze

2 DA NE La Synchrotron Radiation facility ai Laboratori Nazionali di Frascati dellINFN utilizza lintensa emissione di fotoni di DA NE, lanello di accumulazione da 0.51 GeV nel quale circola una corrente di elettroni superiore ad 1 A. La Synchrotron Radiation facility ai Laboratori Nazionali di Frascati dellINFN utilizza lintensa emissione di fotoni di DA NE, lanello di accumulazione da 0.51 GeV nel quale circola una corrente di elettroni superiore ad 1 A. 3 beamlines sono operative: 3 beamlines sono operative: La Synchrotron INfrared Beamline At DA NE (SINBAD) che copre lintera regione dellIR; La Synchrotron INfrared Beamline At DA NE (SINBAD) che copre lintera regione dellIR; La beamline nel soft X-ray che opera con un monocromatore a doppio cristallo e ad uscita fissa e lavora nel range 2 – 4 keV di energie che può essere esteso fino a 5 keV. La beamline nel soft X-ray che opera con un monocromatore a doppio cristallo e ad uscita fissa e lavora nel range 2 – 4 keV di energie che può essere esteso fino a 5 keV. Una stazione UV alla wiggler branch line utilizzata attualmente dal Solar Ultraviolet Experiment (SUE), un esperimento di fotobiologia finanziato dalla commissione 5 dellINFN. Una stazione UV alla wiggler branch line utilizzata attualmente dal Solar Ultraviolet Experiment (SUE), un esperimento di fotobiologia finanziato dalla commissione 5 dellINFN.

3 DA NE Spectral range

4 X-UV beamlines UV facility X-ray facility IR facility

5 UV facility attuale Canale DXR-2 Canale DXR-2 esposizioni calibrate e omogenee entro il 10% esposizioni calibrate e omogenee entro il 10% area ~ 13 mm area ~ 13 mm 1.55 – 1000 eV 1.55 – 1000 eV Finestra duscita di zaffiro 38 mm Finestra duscita di zaffiro 38 mm Esperimento SUE

6 Caratteristiche operative Flusso di fotoni noto e riproducibile Flusso di fotoni noto e riproducibile Flusso di fotoni tra 2 e 200 eV indipendente dallenergia (E c =311 eV) Flusso di fotoni tra 2 e 200 eV indipendente dallenergia (E c =311 eV) Impulsi ultraveloci e frequenti (0.3 ns, 1GHz) Impulsi ultraveloci e frequenti (0.3 ns, 1GHz) Radiazione emessa su un ampio continuo ( eV) Radiazione emessa su un ampio continuo ( eV) Dimensioni trasversali dello spot grandi (~ mm) Dimensioni trasversali dello spot grandi (~ mm) Parassitaggio Parassitaggio Difficoltà a pianificare una strategia di acquisizione Difficoltà a pianificare una strategia di acquisizione Difficoltà di controllo (meno critico nellUV) Difficoltà di controllo (meno critico nellUV) Beam position shifts Beam position shifts Corrente di elettroni Corrente di elettroni Vita media del fascio Vita media del fascio Riallineamento delle ottiche Riallineamento delle ottiche Variazioni dei parametri del fascio: brillanza e dimensioni Variazioni dei parametri del fascio: brillanza e dimensioni Range di energia dei fotoni limitato al soft-X Range di energia dei fotoni limitato al soft-X

7 Proposta Progetto di una Test Facility che sfrutti la luce di sincrotrone disponibile a DAFNE-L per test e misure di caratterizzazione di sistemi ottici e di rivelatori nella regione VIS-UV-VUV da 2 a 40 eV ( nm) estendibile a 200 eV (6 nm). Utilizzo dal 2006 della branch line dedicata a SUE con il solo intervento di modifica e upgrade del sistema ottico esterno alla beamline Questa regione di basse energie permette di verificare e calibrare la qualità ottica di componenti e strumenti, i rivelatori singoli e gli apparati di rivelazione che poi andranno inseriti nei vari esperimenti. Obiettivo finale è anche testare sistemi ottici di grandi dimensioni La facility integrata tra quelle già esistenti, che coprono gli intervalli dellinfrarosso, medio e vicino, del visibile e del soft-X, di fatto diventa una struttura strategica negli interessi dellINFN e di altre agenzie, in particolare le spaziali Sfruttando questa complementarietà, si otterrebbe una facility unica, a larghissimo spettro e soprattutto con notevoli ritorni scientifici a costi molto contenuti.

8 Motivazioni Molti esperimenti attuali utilizzano la radiazione UV per rivelare indirettamente particelle, raggi cosmici e raggi gamma utilizzando luce di fluorescenza e Cherenkov. LUV e il Vacuum UV sono regioni di estremo interesse anche per esperimenti spaziali dedicati allastronomia. Esperimenti di particelle Esperimenti di particelle Esperimenti di astro-particelle Esperimenti di astro-particelle Esperimenti di astronomia Esperimenti di astronomia Esperimenti spaziali Esperimenti spaziali Raggi Cosmici Raggi Cosmici Astronomia Astronomia Osservazione della Terra Osservazione della Terra Esperimenti di astro-biologia e biologia Esperimenti di astro-biologia e biologia Tecnologie ottiche Tecnologie ottiche Tecnologie dei rivelatori Tecnologie dei rivelatori Test e calibrazione strumenti Test e calibrazione strumenti Misure sui materiali (elettro-ottiche, spettrofotometria, microscopia, ecc.) Misure sui materiali (elettro-ottiche, spettrofotometria, microscopia, ecc.)

9 Esperimenti a terra e spaziali

10 Tecnologie

11 Esperimenti esplorativi Technical reports: E. Burattini, A. De Sio, F. Malvezzi, A. Marcelli, F. Monti, E. Pace, Caratterizzazione di un fotoconduttore basato su singolo cristallo di diamante 1b mediante luce di sincrotrone, LNF-04/030 del E. Burattini, A. De Sio, L. Gambicorti, F. Malvezzi, A. Marcelli, F. Monti, E. Pace, Filtro vetroso per eliminare effetti del secondo ordine in misure spettrali UV, in preparation

12 Caratteristiche della sorgente I norm = 750 mA

13 UV photodetectors a diamante Diamond layer Interdigitated electrodes

14 Matrici di pixels

15 Rivelatori UV utilizzato Singolo cristallo di diamante 1b Dimensioni: 4 x 4 x 0.3 mm 3 Contatti elettrici planari interdigitati in oro Area: 2.5 x 2.5 mm 2 Distanza tra i contatti: 20 µm hν Geometria coplanare

16 Efficienza quantica Bias = 10 V (0.5 V/µm) I norm = 750 mA

17 Linearità ed efficienza quantica

18 Linearità L(%)=100 [1 - (PC F m )/(PC m F)]

19 Stima dellefficienza quantica PC = PC o + A F = PC o + q (A d /A s ) F (A d /A s ) 210 nmA = = = misura diretta: = % 400 nm A = = = misura diretta: = % 4.5% Questo confronto fornisce anche una conferma indiretta della bontà dellipotesi iniziale di linearità di F(I sinc ) a tutte le lunghezza donda.

20 Spettrofotometria Wavelength (nm) Trasmittance (%)

21 Filtro passa-alto

22 Rimozione delle armoniche

23 Spectral range: eV ( nm) Acton Mod. VM-521 Normal incidence in-out slit angle = 15 deg spectral range: nm f = 1m f# = 10.4 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm McPherson Mod. 225 Normal incidence in-out slit angle = 15 deg spectral range: nm f = 1m f# = 10.4 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm Mod. 231 Seya Namioka in-out slit angle = deg spectral range: nm f = 1m f# = 23 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm For a grating: 1200 g/mm

24 Configurazioni ottiche

25 McPherson Mod. 225 Normal incidence in-out slit angle = 15 deg spectral range: nm f = 1m f# = 10.4 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm

26 McPherson Mod. 231 Seya Namioka in-out slit angle = deg spectral range: nm f = 1m f# = 23 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm

27 Acton Mod. VM-521 Normal incidence in-out slit angle = 15 deg spectral range: nm f = 1m f# = 10.4 spectral resolution = nm dispersion = 0.83 nm/mm

28 McPherson Mod. 248/310G Grazing incidence in-out slit angle = 176 to 157 deg (Variable Angle of Incidence) spectral range: 1-35 nm f= 1m f# = 44 spectral resolution = nm dispersion = 0.05 to 0.27 nm/mm For a grating: 1200 g/mm Spectral range: up to 1 keV (down to 1.24 nm) Grazing incidence required

29

30 Utilizzo della facility Test di rivelatori e materiali per ottica e rivelazione di fotoni Test di rivelatori e materiali per ottica e rivelazione di fotoni Misure di spettrofotometria Misure di spettrofotometria Misure di polarimetria UV e VUV Misure di polarimetria UV e VUV Calibrazione assoluta di rivelatori Calibrazione assoluta di rivelatori Misure finalizzate ad esperimenti su meteoriti, micrometeoriti, e astrobiologia Misure finalizzate ad esperimenti su meteoriti, micrometeoriti, e astrobiologia Misure su rivelatori a diamante, SiC e silicio realizzati e/o studiati a Firenze Misure su rivelatori a diamante, SiC e silicio realizzati e/o studiati a Firenze Misure di caratterizzazione di PMT e adattatori ottici Misure di caratterizzazione di PMT e adattatori ottici Realizzazione di rivelatori a matrice con ricadute tecnologiche anche negli altri intervalli spettrali Realizzazione di rivelatori a matrice con ricadute tecnologiche anche negli altri intervalli spettrali Progetti europei IRSRI, HEAPNET Progetti europei IRSRI, HEAPNET Progetto ESA tecnologico ALSO Progetto ESA tecnologico ALSO Progetti spaziali EUSO, SCORE/HERSCHEL e Solar Orbiter Progetti spaziali EUSO, SCORE/HERSCHEL e Solar Orbiter

31 Prospettive a breve termine UV facility X-ray facility IR facility Large beamline facility *

32 Collaborazione e man power Al progetto collaborano: INFN – LNF INFN – LNF INFN – FI INFN – FI DASS – Università di Firenze DASS – Università di Firenze Istituto Nazionale Ottica Applicata Istituto Nazionale Ottica Applicata Dip. di Informatica – Università di Verona Il personale previsto è di 12 ricercatori e 2 tecnici oltre al personale dei LNF che lavorerà al progetto Il personale previsto è di 12 ricercatori e 2 tecnici oltre al personale dei LNF che lavorerà al progetto Richiesta minima di 1 ricercatore/tecnologo full-time dedicato per Richiesta minima di 1 ricercatore/tecnologo full-time dedicato per

33 Laboratori di supporto XUVLab -DASS XUVLab -DASS INOA INOA INFN INFN

34 Progettazione ottica

35 Progettazione meccanica Bulk head

36 Tempi previsti Schedule di massima: 2005: completamento delle misure preliminari e studio del sistema ottico 2005: completamento delle misure preliminari e studio del sistema ottico 2006: costruzione dellapparato e test di qualifica e eventuali primi esperimenti 2006: costruzione dellapparato e test di qualifica e eventuali primi esperimenti 2007: beamline operativa per misure di test e qualifica e per misure spettro-fotometriche nel VIS-UV-VUV 2007: beamline operativa per misure di test e qualifica e per misure spettro-fotometriche nel VIS-UV-VUV

37 Costi previsti La previsione di spesa copre la realizzazione della facility e i test di qualifica. I dettagli di costo comprendono: Progettazione ottica, elettronica e meccanica Progettazione ottica, elettronica e meccanica Upgrade del setup esistente Upgrade del setup esistente Monocromatore UV-VIS e camera di misura in HV Monocromatore UV-VIS e camera di misura in HV Test e verifica strumenti ottici Test e verifica strumenti ottici Strumenti, ottiche e materiali accessori Strumenti, ottiche e materiali accessori Interfaccia elettronica di controllo del sistema, di acquisizione e memorizzazione dei dati Interfaccia elettronica di controllo del sistema, di acquisizione e memorizzazione dei dati Installazione, allineamento e commissioning a DA NE Installazione, allineamento e commissioning a DA NE Strumenti di supporto ai test di qualifica Strumenti di supporto ai test di qualifica Contingency Contingency Gestione e funzionamento Gestione e funzionamento

38 Conclusioni Un ampio gruppo di Istituti con capofila due sezioni INFN propongono un progetto di riqualificazione della branch line UV perché interessati alluso della radiazione di sincrotrone per attività di test e calibrazione di sistemi ottici e rivelatori nonché per attività scientifica di analisi di materiali organici e inorganici Un ampio gruppo di Istituti con capofila due sezioni INFN propongono un progetto di riqualificazione della branch line UV perché interessati alluso della radiazione di sincrotrone per attività di test e calibrazione di sistemi ottici e rivelatori nonché per attività scientifica di analisi di materiali organici e inorganici Le caratteristiche di DA NE-L, pur essendo legate ad una macchina non dedicata alla luce di sincrotrone, ne permettono lo sfruttamento per le misure dinteresse, in particolare nella regione UV-VUV (cutoff energy 311 eV) Le caratteristiche di DA NE-L, pur essendo legate ad una macchina non dedicata alla luce di sincrotrone, ne permettono lo sfruttamento per le misure dinteresse, in particolare nella regione UV-VUV (cutoff energy 311 eV) Misure preliminari di valutazione delle potenzialità della branch line come stazione di test e calibrazione hanno dimostrato con risultati soddisfacenti che lattività proposta è fattibile Misure preliminari di valutazione delle potenzialità della branch line come stazione di test e calibrazione hanno dimostrato con risultati soddisfacenti che lattività proposta è fattibile Il parassitaggio si è dimostrato paradossalmente un vantaggio per questo tipo di misure a causa dellequivalenza tra tempo di setup (fuori run) e tempo di misura (durante il run) che nelle facility tradizionali è un problema. Il parassitaggio si è dimostrato paradossalmente un vantaggio per questo tipo di misure a causa dellequivalenza tra tempo di setup (fuori run) e tempo di misura (durante il run) che nelle facility tradizionali è un problema. Il programma per la realizzazione del progetto termina nel 2006 e offre un rapporto potenzialità/costi molto elevato, grazie allexpertise disponibile e al costo contenuto, e pensando alle immediate ricadute di una facility considerata nel suo insieme: dal medio IR al soft-X Il programma per la realizzazione del progetto termina nel 2006 e offre un rapporto potenzialità/costi molto elevato, grazie allexpertise disponibile e al costo contenuto, e pensando alle immediate ricadute di una facility considerata nel suo insieme: dal medio IR al soft-X Il gruppo proponente offre personale, know-how e strutture a sostegno di tale collaborazione non solo in fase di realizzazione della facility, ma anche per la fase operativa seguente Il gruppo proponente offre personale, know-how e strutture a sostegno di tale collaborazione non solo in fase di realizzazione della facility, ma anche per la fase operativa seguente


Scaricare ppt "SUVRAD: Synchrotron UltraViolet Radiation facility At DA NE Emanuele Pace Dip. Astronomia e Scienza dello Spazio – Università di Firenze INFN, Sezione."

Presentazioni simili


Annunci Google