WP2: Erogazione del fascio FLASH

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WP2 Coordinatori

I coordinatori del WP2 sono: G. A. P. Cirrone e A. Mostacci

WP2 Collaboratori

I collaboratori al WP2 sono elencati nella seguente tabella:

Nome Unità FTE Nome Unità FTE Nome Unità FTE
Bacci A. MI 0.2 Giuliano L. RM1 0.4 Migliorati M. RM1 0.1
Borghesi M LNS 0.05 Gizzi L. PI 0.2 Milluzzo G. LNS 0.2
Cirrone G. A. P. LNS 0.3 Guarrera M. LNS 0.2 Mostacci A. RM1 0.3
Cuttone G. LNS 0.1 Labate L. PI 0.2 Palumbo L. RM1 0.3
Del Sarto D. PI 0.2 Mararsciulli A. PI 0.5 Russo P. MI 0.1
Drebot I. MI 0.2 Margarone D. MI 0.1 Sarnu A. MI 0.1
Faillace L. RM1 0.1 Massa R. MI 0.1 Serafini L. MI 0.2
Ficcadenti L. RM1 0.1 Mauro G.S. LNS 0.1 Sorbello G. LNS 0.1
Giove D. MI 0.2 Mettiver G. MI 0.1 Torrisi G. LNS 0.1

Obiettivi Principali 

Il WP2 mira a progettare, sviluppare e testare nuovi approcci per la generazione di particelle cariche o fasci di fotoni ad alta energia con caratteristiche FLASH. Il WP2 sarà organizzato in 5 compiti che coprono la più innovativa ricerca e sviluppo di acceleratori a livello mondiale per consentire la realizzazione di fasci di FLASH riproducibili. Il WP2 esplora approcci convenzionali per l'accelerazione ad alto gradiente e ad alta carica, nonché sorgenti compatte basate sul plasma per protoni ed elettroni.

Compito 1 -  Struttura accelerante compatta per VHEE LINAC in banda C

Le strutture di accelerazione a 6 GHz permettono di realizzare fasci di elettroni da 100 MeV in pochi metri. Saranno eseguite la simulazione dinamica del fascio e la progettazione RF del LINAC principale. Un prototipo in scala reale sarà realizzato e testato.

Compito 2 - Compressore di impulsi RF SLED per VHEE LINAC in banda C

Il secondo compito prevede la progettazione di un compressore di impulsi klystron per un LINAC compatto e ad alto campo. Un prototipo in scala reale sarà realizzato e testato.

Compito 3 - Fasci di protoni generati da interazioni laser-plasma

Verranno utilizzati di bersagli a forma di bobina nuovi e appositamente progettati accoppiati a quadrupoli magnetici permanenti per migliorare l'emittanza e l'energia dei fasci di protoni accelerati dal laser. Questo schema sarà studiato e ottimizzato per ottenere un regime mai raggiunto di decine di Gy in decine di nanosecondi su una dimensione omogenea dello spot del fascio di 1 cm di diametro.

Compito 4 - Fasci di elettroni generati da interazioni laser-plasma

Il fascio di elettroni VHEE già disponibile presso il laboratorio CNR-INO ILIL sarà ottimizzato per:

i) aumentare ulteriormente la dose/rateo di dose, utilizzando anche una beamline di trasporto dedicata (contributo CNR);

II) migliorare il controllo sullo spettro energetico.

L'impostazione sperimentale consentirà una dosimetria approfondita di una configurazione VHEE pencil-beam con elevata dose.

Compito 5 - Fasci di elettroni a media energia ad alta corrente per applicazioni mediche

Si prevede lo studio di fattibilità per la generazione di fasci di fotoni fino a 10 MeV e un flusso di 1016 fotoni/s. Questo sarà possibile grazie alle attività legate al futuro acceleratore BriXsino (MI) che sarà in grado di produrre bunch di elettroni con carica fino a 50 pC ad una velocità di ripetizione fino a 100 MHz.

WP2 Conseguibili

Gli obiettivi conseguibili del WP2 sono riepilogati nella tabella seguente:

Deliv. Nome Descrizione Durata (M) Deliv. Nome Descrizione Durata (M)
D2.1.1 Dinamica del fascio linac VHEE Progettazione e Layout di un VHEE Linac compatto, simulazioni di dinamica del fascio e ottimizzazione dei principali parametri di sistema. 6 M2.3.1.2 Acquisizione dei bersagli Acquisizione dei nuovi target sviluppati dal laboratorio RAL. 11-15
D2.1.2 Struttura e progettazione dell'accelerazione RF Progettazione del prototipo di accelerazione ad alto gradiente. 18 M2.3.1.3 Prove e analisi sperimentali Test sperimentali in strutture laser e caratterizzazione del fascio in questo nuovo schema di interazione laser-materia. 16-36
D2.2.1 Progettazione compressore RF Progettazione del compressore di impulsi SLED RF. 18 D2.4.1 VHEE ad alte dosi da LWFA Rapporto sull'erogazione del fascio pencil beam VHEE laser con circa 1Gy / dose a sparo. 36
D2.1.3 Costruzione della struttura RF accelerante Produzione di prototipi con accelerazione ad alto gradiente. 24 M2.4.1 Modellizzazione LWFA Modellazione di Particel in Cell per proprietà spettrali controllate. 12
D2.2.2 Produzione del compressore RF Produzione del prototipo del compressore di impulsi. 24 M2.4.2 Simulazione di dose Modellazione di setup dosimetrici con simulazioni MC. 24
D2.1.4 Test della struttura di accelerazione RF Test RF a bassa potenza del prototipo accelerante. 36 M2.4.3 Fascio LWFA Misure dosimetriche con fascio VHEE ottimizzato. 34
 D.2.2.3 Test compr. RF Test RF a bassa potenza del prototipo SLED.  36 M2.5.1.1 Studio e analisi Studio del setup per bunch di elettroni ad alta carica e applicazioni radiobiologiche. Studio del meccanismo coinvolto nella generazione di raggi X da fasci di elettroni intensi ad alta energia 1-18
 D2.3.1 Protoni Fash da laser-plasma Fornire fasci di protoni collimati e ultra-intensi (fino a 1 kGy/ shot) generati nell'interazione laser-plasma e utilizzando un nuovo schema di accelerazione e trasporto. 36  M2.5.1.2 Progettazione dell'acceleratore Progettazione di un'adeguata configurazione geometrica, meccanica e termica dell'anodo di tungsteno per la produzione di bremsstrahlung ad altissimo rateo.  19-30
 M2.3.1.1 Simulazioni Monte Carlo Simulazioni Monte Carlo e  analitiche (in collaborazione con QUB ed ELI) del nuovo schema di interazione e trasporto laser-materia utilizzando i bersagli a bobina accoppiati con i quadrupoli. Progettazione finale del bersaglio-bobina per l'utilizzo con i fasci generati dal laser QUB ed ELI.  1-10  M2.5.1.3 Prove sperimentali Test preliminari utilizzando fasci di elettroni disponibili su un prototipo in scala ridotta. 31-36

Materiali, documenti e link di interesse per le attività del WP2