R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 1 NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3) LNF-INFN: M. Aslaninejad (40%) A. Balerna (30%), M. Biagini (20%),

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1 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 1 NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3) LNF-INFN: M. Aslaninejad (40%) A. Balerna (30%), M. Biagini (20%), M. Boscolo (20%), R. Cimino (Resp. Naz) (60%), A. Clozza (), A. Drago(20%), S. Guiducci (20%), C. Vaccarezza (20%), M. Migliorati (20%), C. Milardi (20%), L. Palumbo, F. Tombolini (100%), M. Zobov(20%), per un totale di ~ 4,0 FTE Gruppo Collegato di Cosenza: Barone Pasquale (Assegnista) 50% Papagno Marco (Dottorando) 50% Giallombardo Claudia (Dottoranda) 50% Barberio Marianna (Dottoranda) 50% + Senior Scientists (>1 FTE) per un totale di altri ~ 4,0 FTE Collaborazioni Internazionali (anche tramite il progetto EUROV): CERN AT-Division V. Baglin, F. Ruggero, F. Zimmermann G. Rumolo, G. Bellodi, D Schulte SLAC M. Pivi KEK Omi

2 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 2 NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3) Scopo: Studio del fenomeno di formazione della nuvola d’elettroni (e- cloud) durante il funzionamento di acceleratori quali il Large Hadron Collider (LHC), DA  NE, ILC, etc. Metodi: Analisi delle proprietà di superficie dei materiali costruttivi di interesse. (Presso facilities LdS e i Lab Superfici @LNF e Cs) Analisi delle variazioni di tali proprietà versus irraggiamento di e - (Presso i Lab Superfici @LNF e Cs) e di fotoni (Presso DA  NE, unico laboratorio dove sara’ possibile farlo! ) utilizzo di codici (sviluppati presso il CERN e presso SLAC) per la simulazione del fenomeno e loro adattamento a DA  NE Analisi del fenomeno su DA  NE e sviluppo di apparecchiature da installare sulla macchina per avere ai LNF un “test bench” unico per lo studio di e-cloud e per l’ analisi della validità dei vari codici di simulazione usualmente utilizzati.

3 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 3 NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3) Perche’ ora e ancora: Nei prossimi 3 anni LHC comincera’ a funzionare e a dare delle informazioni importanti sia per la validità dei codici che per i parametri sperimentali da utilizzarsi. Non si esclude un riaccendersi della necessità di alcuni test (per esempio studi di e - e ph. Scrubbing) che siamo in grado di fare solo noi! I low energy electron detectors che saranno montati su DA  NE cominceranno a dare risultati da controllare con le simulazioni. Nei prossimi tre anni la soluzione da adottare per i DR di ILC verrà proposta. Per capire l’importanza dell’e-cloud in questo progetto basti dire che al momento si prevede un DR per gli elettroni di 6 Km di circonferenza mentre si prevede l’uso di DUE DR da 6 Km per i positroni a causa della presenza stimata della Nuvola elettronica!!!

4 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 4 Cosa e’ l”e-cloud” Cosa e’ l”e-cloud” (in pillole) Radial Distance Time = 25 ns + + + + + + + + + p + + + + + + + + + + p + Camera da vuoto Il fascio di particelle accelerate genera LdS e/o e - che, colpendo la ciambella, producono foto- e - e/o e - secondari. Questi interagiscono col fascio acceletato (specie se di carica positiva) moltiplicandosi, inducendo carico termico sulle pareti, desorbimento di gas dalle pareti fino a rendere il fascio instabile limitando le “performance” della macchina.

5 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 5 1)0-1keV Electron induced el. emission yield (SEY) 2)and its angular dependence 3) Photoemission Yield and Photoemission induced el. energy distribution (also Angle resolved!) 4) Photon - reflectivity 5) Electron induced energy distribution curves 6) Heat load 7) Photon and electron induced desorption 8) Surface properties changes during conditioning. 9) Chemical modifications vs. conditioning. 10) Relation between photon and electron conditioning. … and this on all vacuum high tech. materials… Quello che oramai e’ diventato chiaro e’ che per qualificare un materiale per utilizzarlo all’interno delle simulazioni di “e-cloud” bisogna studiare:

6 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 6 1)0-1keV Electron induced el. emission yield (SEY) 2)and its angular dependence 3) Photoemission Yield and Photoemission induced el. energy distribution (also Angle resolved!) 4) Photon - reflectivity 5) Electron induced energy distribution curves 6) Heat load 7) Photon and electron induced desorption 8) Surface properties changes during conditioning. 9) Chemical modifications vs. conditioning. 10) Relation between photon and electron conditioning. … and this on all vacuum high tech. materials… Quello che oramai e’ diventato chiaro e’ che per qualificare un materiale per utilizzarlo all’interno delle simulazioni di “e-cloud” bisogna studiare:

7 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 7 e-cloud: e-cloud:Attività svolta nel 2003/2005 'Can Low Energy Electrons Affect High-Energy Physics Accelerators?'; R. Cimino, I. R. Collins, M.A. Furman, F. Ruggiero, G. Rumolo and F. Zimmermann Physical Review Letters 93, 14801 (2004)... Applied Surface Science 235, 231-235, (2004). Invited @ the 31st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Electron-Cloud Effects ECLOUD'04. Napa (California), etc…. Photon reflectivity distributions from the LHC beam screen and their implications on the arc beam vacuum system'; N.Mahne, V. Baglin, I. R. Collins, A.Giglia, L.Pasquali, M.Pedio, S.Nannarone and R. Cimino, Applied Surface Science 235, 221-226, (2004). Per LHC

8 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 8 e-cloud: e-cloud:Attività svolta nel 2003 - 2005 Vacuum pressure read-out vs total current as recorded in four straight section locations for the electron (blue dots) and positron (red dots) rings. mean e-cloud linear density plotted changing the value of the reflectivity (85%, 50%, and 20%) with a ph.e - yield of 0.1. Misure sperimentali su DA  NE Simulazioni “ad hoc” Per DA  NE Misure di proprieta’ di superficie sull’ Al di DA  NE Photoelectron yield of the Al sample measured at 85°, 45°, and 5°. The total PY is about 0.2 in all three cases. C. Vaccarezza, et al ECLOUD'04. and Pac 05.. N. Mahne, et al Pac 05

9 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 9 Dipendenza Angolare a Cs: Impatto sulle simulazioni

10 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 10 Dipendenza Angolare : Primi risultati Preliminari A C1 C2 C A C misure presso l’universita’ della Calabria (Cs)

11 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 11 Nuvola: Nuvola: attività proposta per il prossimo triennio Continuazione dello studio delle proprietà di superficie di materiali di interesse per lo studio dell’e-cloud in funzione dell’electron and photon Scrubbing. (in collaborazione con CS) Studio dell’importanza della dipendenza angolare del SEY sulla previsione degli effetti di e-cloud. (con Cosenza) Continuazione dello sviluppo e adattamento dei codici esistenti da utilizzare per prevedere gli effetti osservati su DA  NE, LHC, DR-ILC. (in collaborazione col gruppo macchina dei LNF) installazione su DA  NE, tests, caratterizzazione (anche del prototipo in laboratorio) e analisi di 3 analizzatori (in numero e in energia) degli elettroni prodotti durante il build-up dell’e-cloud.

12 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 12 Nuvola- Nuvola- Per gli studi di photon scrubbing: I Laboratori Nazionali di Frascati hanno iniziato a costruire una linea di Luce di Sincrotrone da 50 ai 1000 eV collimando la luce emessa da un Magnete curvante di DA  NE. La preottica (meccanica, ottica e remotizzazione) è già stata acquistata (360KEuro) e sarà istallata nel 2007. Per procedere appena pronti alle misure di irraggiamento con fascio bianco su campioni da studiare nella camera sperimentale a disposizione si chiederà alla CNV di finanziare la linea di trasporto del fascio in UHV dalla sala alla camera sperimentale.

13 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 13 Nuvola- Nuvola-Per la fisica di macchina su DA  NE: Installazione su DAFNE, tests, caratterizzazione (anche del prototipo in laboratorio) e presa dati da 3 analizzatori da inserire in tre posizioni diverse per guardare al fascio attraverso le slots esistenti nel: - electron-ring (for reference) - Positron ring (Uncoated chambrer) - Positron ring (TiN coated chambrer) Si chiederà alla CNV l’elettronica prototipale per controllare remotamente e in parallelo almeno due dei 3 analizzatori,(è essenziale avere almeno due postazioni siano in presa dati simultaneamente per studiare le eventuali differenze eliminando i sistematici). L’elettronica dovrà permettere all’analizzatore a 5 griglie di avere: risoluzione energetica adeguata, Sensibilita’ agli elettroni di bassa energia, trasmissione nota, basso rumore (grazie ad una tecnica di acquisizione in eterodina) e alti conteggi (utilizzando un microchannelplate)

14 R. Cimino 2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 14 NUVOLA: NUVOLA: Richieste economiche per il 2007 -Missioni interne: Incontri con ricercatori INFN 3 Keuro Svolgimento esperimenti presso laboratori collegati (6m/u) 17 Keuro Totale 20 KEuro Missioni estere: Analisi codice di simululazione ed esp. presso il CERN (2 m/u) 12 Keuro Analisi codice di simulazione e esp. SLAC (1 m/u) 6 Keuro Totale 18 Keuro Materiale di consumo (Vuoto e manutenzione LNF & Cs) 30 Keuro Materiale inventariabile e costruzione Apparati: Prototipo dell’ elettronica di controllo del detector di low en. e - istallati su DA  NE 30 Keuro Linea di trasferimento fascio LdS bianco per misure di irraggiamento60 Keuro Totale 90 Keuro Totale Richiesta 158 KEuro