Nelle fig. 4.4 e 4.5 vengono mostrati i confronti tra gli spettri acquisiti con solenoide costante e solenoide scalato per la sorgente O1 e la sorgente O2 con i rispettivi quadrupoli mantenuti a corrente costante, dove per
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rescaling descritta nel par. 3.3.3; questa operazione, effettuata successivamente, ha permesso di affermare con buona sicurezza che le specie proposte siano effettivamente responsabili della presenza dei picchi osservati.
Fig. 4.4: Confronto tra spettri di O1 con solenoide costante (linea blu chiaro) e solenoide scalato (linea blu scuro) con quadrupolo costante. In rosso è evidenziata la
Fig. 4.5: Confronto tra spettri di O2 con solenoide costante (linea blu chiaro) e solenoide scalato (linea blu scuro) con quadrupolo costante. In rosso è evidenziata la
comparsa di nuovi picchi.
In rosso sono evidenziate le specie che in precedenza avevano dimensioni di fascio talmente elevate da non riuscire a distinguerle dal rumore di fondo. Dal confronto con la tabella contenente i valori teorici di rigidità magnetica si ipotizza che la loro comparsa sia dovuta alla specie H+ per la sorgente O1 ed alle specie 12C2+, 16O2+ e 12C1+ per la sorgente O2: tale conclusione viene avvalorata dal fatto che, nonostante l‟errore percentuale massimo sia pari al 2.6 %, l‟operazione di rescaling consente di associare con buona accuratezza i picchi alle specie ioniche citate.
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Questo fenomeno rappresenta un risultato di particolare rilievo poiché sebbene la scelta clinica del CNAO sia ricaduta sull‟accelerazione di H3+ e 12C4+, è tuttavia importante per un acceleratore di particelle avere la possibilità di rivelare tutte le specie prodotte dalle sorgenti. In ottica futura questo potrebbe rivelarsi utile al CNAO, qualora dovesse essere installata la terza sorgente che prevederà la produzione di nuove specie.
Confrontando i picchi rivelati in entrambe le condizioni di solenoide, si possono osservare diversi valori di intensità di corrente di Faraday cup. In tabella 1 si riporta l‟intensità massima dei picchi nei due casi, riferita alle specie osservate. L‟ultima colonna mostra la variazione percentuale registrata tra l‟intensità di ogni picco in condizione di solenoide scalato e quella dello stesso picco in condizione di solenoide costante.
SORGENTE ISOTOPO Ifc [µA], Solen. Costante Ifc [µA], Solen. Scalato ΔIfc [%]
O1 H2+ 199.4 312.8 56.87 O1 H3+ 147.3 159.4 8.21 O2 C6+ 98.2 73.3 -25.36 O2 O6+ 62.2 67.8 9 O2 C4+ 52.1 50.5 -3.07 O2 O5+ 55.2 63.2 14.49 O2 He+, C3+, O4+ 264.6 362.6 37.04 O2 O3+ 33.5 34.4 2.69
Tabella 1: Intensità dei picchi in funzione della modalità di focheggiamento
In realtà un metodo più preciso per valutare le intensità consiste nel confrontare i valori dell‟integrale di ogni picco.
Da questo tipo di analisi si può concludere che generalmente ottimizzando il focheggiamento del solenoide, ossia variando dinamicamente l‟intensità del suo campo magnetico, le intensità dei picchi aumentano, talvolta di quantità significative, a dimostrazione delle minori perdite di fascio ottenute lungo il trasporto.
Nel caso della sorgente O1 per esempio si ha un incremento di intensità dell‟8.21% sul picco di H3+ e si arriva al 56.87% sul picco di H2+.
Nella sorgente O2 invece, sono due i casi in cui ciò non avviene e l‟intensità rilevata di questi picchi è superiore nel caso di solenoide a corrente fissa rispetto al caso del solenoide scalato. In generale considerando correnti di dipolo prossime a quella corrispondente alla particella 12C4+, si registrano variazioni limitate, mentre più ci si allontana da tale zona dello spettro, maggiori sono le differenze. Ciò è coerente con il fatto che nel caso esaminato viene iniettata la specie 12C4+ erogando una corrente di solenoide corrispondente al suo valore ottimale. Quindi se si acquisisce lo spettro mantenendo tale corrente costante si ottiene un effetto focalizzante peggiore per le altre specie. Di conseguenza le intensità dei picchi ottenute variando la corrente di solenoide risultano maggiormente diverse per le specie aventi rigidità magnetica lontana da quella di 12C4+.
Inoltre, per i picchi della sorgente O2, nel caso di corrente di solenoide variabile, si registrano intensità più alte per alcuni picchi e intensità più basse per altri, rispetto al caso di campo di solenoide costante. Nello specifico per il picco localizzato a rigidità magnetica minore, quello relativo alle specie con rapporto A/Q pari a 2 ovvero 4He2+, 16O8+ e 12C6+, si registra un decremento di intensità del 25% circa. Ciò può essere dovuto al fatto che oltre al quadrupolo anche i magneti correttori sono mantenuti a campo costante e ottimale per la specie 12C4+. Ciò comporta deflessioni diverse al variare di rigidità magnetica della particella e di conseguenza potrebbero verificarsi perdite di fascio non previste qualora il fascio dovesse uscire dalla sorgente non centrato rispetto al piano trasversale.
La soluzione a questo problema consisterebbe nel far variare anche la corrente dei correttori unitamente a quella di dipolo e solenoide;
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ottimale per verificare se l‟azione del solenoide potesse avere qualche effetto sulla risoluzione minima del sistema. I risultati ottenuti sono rappresentati in fig 4.6 per la sorgente O1 e fig. 4.7 per la sorgente O2.
Fig. 4.7: Spettro della sorgente O2 in condizioni di slit aperte e solenoide scalato
Tenendo in considerazione i medesimi picchi di quelli mostrati nelle figure 4.2 e 4.3 si ottengono le seguenti risoluzioni minime:
O1: slit aperte 5.38 0320 . 0 0393 . 0 0393 . 0 R slit chiuse 4.44 0320 . 0 0392 . 0 0392 . 0 R O2: slit aperte: 31.15 0392 . 0 0405 . 0 0405 . 0 R slit chiuse: 31.08 0391 . 0 0404 . 0 0404 . 0 R
Confrontando i valori trovati con quelli calcolati nel caso precedente con solenoide costante si può concludere che il focheggiamento è ininfluente ai fini della risoluzione nonostante comporti una riduzione delle dimensioni del fascio. Questo può essere spiegato dal fatto che la chiusura delle fenditure è l‟effetto dominante per quanto riguarda la larghezza dei picchi, e dunque l‟azione del solenoide non produce effetti significativi sulla risoluzione spettrale minima.
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questo lavoro di tesi, in maniera tale da comprendere se e quanto le misure effettuate fossero soggette ad un incorretto posizionamento del fascio. Per meglio descrivere questa parte è necessario introdurre brevemente alcuni concetti fondamentali riguardanti l‟ottica degli acceleratori che verranno richiamati in seguito.