Modifiche apportate al sistema multi-collimatore

Il sistema multi-collimatore, opportunamente descritto nel capitolo 2, ha subito delle modifiche marginali per poter sopperire ai vincoli di carattere geometrico sorti durante la progettazione dettagliata del Front-End protonico.

Figura 6.20: vista del sistema multi-collimatore nella versione modificata

Come è possibile notare nella Figura 6.20, in corrispondenza della flange raffreddate sono state inserite delle viti prigioniere. Si è ritenuto opportuno il loro utilizzo rispetto alle viti passanti poichè, oltre che facilitare l’installazione del dispositivo nel Front-End protonico, permettono di ridurre l’ingombro assiale della camera; infatti adottando tale soluzione l’estensione assiale risulta ridotta di 20 mm, passando da 240 mm a 220 mm nella nuova versione.

Inoltre dopo aver eseguito le tavole progettuali dei singoli elementi, in vista della loro realizzazione, si è ritenuto opportuno dare priorità alla realizzazione del quarto disco collimatore per poter verificare l’assemblaggio dello stesso.

In particolare sono stati realizzati i 4 petali che compongono il quarto disco collimatore, mediante lavorazioni di elettroerosione partendo da un blocco grezzo di grafite; quindi sono state realizzate le viti di tantalio opportunamente sagomate, necessarie per il fissaggio del disco all’interno della camera, ed eseguite le sedi necessarie per l’inserimento degli isolatori di allumina.

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Nella Figura 6.21 seguente è rappresentata la soluzione del quarto disco collimatore fissato provvisoriamente all’interno di un profilo tubolare, nella prima versione sviluppata.

Figura 6.21: vista del quarto disco collimatore nella prima versione

Nella figura si può notare la presenza degli elementi elastici interposti tra gli isolatori e la camera; dai risultati ottenuti precedentemente, è stato possibile optare per il non utilizzo di tali elementi, vista la resistenza strutturale offerta dagli isolatori, verificata durante i test sperimentali eseguiti.

Durante il fissaggio delle viti si sono riscontrati dei problemi nell’inserimento della chiave inglese per le operazioni di avvitaggio; l’inconveniente è stato risolto aumentando l’estensione dello scavo, in modo tale da agevolare l’assemblaggio e avere dei margini maggiori in termini di spazio.

Durante le fasi di assemblaggio il sistema ha riscontrato alcune labilità; infatti in riferimento ad un modello teorico, si osserva come il disco sia composto da 4 corpi indipendenti accoppiati, e i gradi di libertà non vincolati favoriscono delle mobilità indesiderate.

Inoltre lo spazio garantito tra i petali non risulta costante lungo la direzione radiale e le deflessioni riscontrate durante il fissaggio dei componenti compromettono la circolarità del foro collimatore, oltre che compromettere l’isolamento elettrico dei petali se questi venissero in contatto.

191 Dunque per aumentare l’affidabilità e la rigidità del sistema, si è ritenuto opportuno vincolare le 4 parti utilizzando ulteriori isolatori ceramici (Figura 6.22).

Figura 6.22: vista in sezione del quarto disco collimatore nell’ultima versione sviluppata

Quindi i petali preesistenti hanno subito ulteriori lavorazioni, per poter essere modificati secondo la nuova versione concepita, rappresentata nella Figura 6.23 seguente.

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La soluzione del quarto disco collimatore nella nuova versione risulta più rigida durante le fasi di assemblaggio e gli isolatori distanziatori garantiscono un buon parallelismo tra le parti affacciate.

6.7 Assemblaggio del Front-End protonico

Dopo aver definito i dispositivi del Front-End protonico, si rende necessario l’accoppiamento delle parti per verificare l’assemblaggio del sistema completo, nonchè individuare eventuali problemi durante le operazioni di montaggio, in relazione agli ingombri delle geomtrie sviluppate. Quindi nel telaio sono stati accoppiati il sistema di pompaggio, la camera di diagnostica e il sistema multi-collimatore, già sviluppati e descritti precedentemente (Figura 6.24).

Figura 6.24: vista dei dispositivi sviluppati accoppiati al telaio

Per completare la realizzazione dell’assieme rappresentato, si rendono necessari opportuni organi di collegamento all’ingresso e all’uscita del sistema. In particolare tali componenti devono assicurare una certa flessibilità di movimento per favorire le operazioni di allineamento dell’apparato rispetto all’asse del fascio protonico; per questo motivo sono stati adottati dei soffietti metallici commerciali, collegati ad opportune flange di collegamento, in grado di offrire un certo grado di labilità ed agevolare le operazioni preliminari di accoppiamento del sistema.

193 Al riguardo, per conoscere le caratteristiche degli elementi scelti si rimanda alla consultazione dei rispettivi datasheet presenti negli allegati, mentre nella Figura 6.25 seguente sono rappresentate le soluzioni adottate.

Figura 6.25: rappresentazione dei soffietti di collegamento adottati all’ingresso (sinistra) e all’uscita (destra) del Front-End protonico [3][4]

Come si può notare in Figura 6.25, il soffietto di collegamento posizionato all’uscita del Front-End protonico è accoppiato in maniera coassiale ad un isolatore ceramico; questo si rende necessario per isolare elettricamente l’intero apparato dal sistema successivo a cui è connesso.

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Nella Figura 6.26 è rappresentato il Front-End protonico completo di tutti gli elementi accoppiati correttamente. Inoltre si è ritenuto opportuno adottare un’ulteriore valvola VAT, analoga a quella presente nel sistema di pompaggio, per poter disabilitare all’occorrenza il Front-End protonico dai dispositivi accoppiati a valle; quest’ultima è stata posizionata all’uscita della camera di diagnostica, in prossimità dell’isolatore terminale (Figura 6.27).

Figura 6.27: rappresentazione del Front-End protonico assemblato

L’estensione assiale del sistema assemblato risulta pari a 1074.66 mm, mentre lo spazio massimo disponibile è pari a 2099.50 mm. Dunque in riferimento all’ingombro prodotto, la soluzione sviluppata risulta verificata e nel contempo garantisce un margine operativo di