Apparato e metodo per identificare e quantificare componenti fasci ionici misti

L’invenzione introduce un sistema innovativo per identificare e quantificare con precisione i componenti di fasci di ioni misti, ossia fasci composti da specie ioniche con rapporto massa/carica quasi identico e quindi non separabili con le tecniche convenzionali. Tale soluzione colma una lacuna tecnica presente in numerose applicazioni scientifiche, mediche e industriali, consentendo il controllo accurato della composizione del fascio e migliorando l’affidabilità dei processi che ne fanno uso.

Come funziona?

L’invenzione consiste in una cella a scambio carica riempita con gas a bassa pressione, installata lungo la linea di trasporto a bassa energia dopo il magnete di analisi. Il fascio ionico attraversa la cella interagendo debolmente con il gas, generando emissioni luminose caratteristiche tramite reazioni di scambio carica. Un sistema ottico composto convoglia la luce verso uno spettrometro, permettendo di distinguere le diverse specie ioniche grazie allo spostamento Doppler delle righe emesse. In caso di ioni pesanti, può essere utilizzato anche un rivelatore X. La pressione è controllata tramite sistema di pompaggio e valvola di iniezione del gas, rendendo la tecnica non invasiva.

Un algoritmo di ricostruzione elabora gli spettri acquisiti e fornisce in tempo reale l’intensità dei singoli componenti del fascio, permettendo una diagnosi non invasiva anche per specie con m/q quasi identico

Applicazioni

• Tecnologie medicali e radioterapia: diagnostica di fascio utilizzata per il controllo di fascio in applicazioni cliniche (es.protonterapia, adroterapia);
• Strumentazione scientifica e tecnica avanzata per acceleratori di particelle: produzione e sviluppo di apparecchiature per la misura, l’analisi e il monitoraggio di fasci di particelle in ambito scientifico o industriale;
• Ricerca e sviluppo: il dispositivo può essere collocato anche nel settore R&D per tecnologie avanzate;
• Controllo industriale e automazione per fasci di ioni: applicazioni in impianti industriali per ion beam analysis (IBA), impiantazione ionica, studi di “radiation hardness” e “synergic damage”.

Vantaggi

• Identificare e quantificare i componenti di un fascio misto nella linea di trasporto a bassa energia in modo non intercettivo, non invasivo ed in tempo reale;
• Soluzione semplice, compatta e meno costosa;
• Monitoraggio e caratterizzazione continui ed in tempo reale delle componenti del fascio misto prodotto dalla sorgente;
• Differenza di pressione notevolmente modesta tra cella di scambio carica e linea di trasporto;
• Ottima affidabilità operativa;
• Buona risposta anche in presenza di fasci misti di intensità elevata.