diagno-stica 1
Il progetto di un nuovo Beam Profiler a griglia per la box di diagnostica 1, secondo i dati progettuali definiti nel precedente paragrafo3.2, prevede i seguenti punti:
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Macor `e un marchio commerciale utilizzato per indicare un tipo di vetroceramica lavorabile sviluppato e venduto dalla Corning Inc. Esteticamente `e bianco ed assomiglia alla porcellana; `e un buon isolante termico ed `e stabile fino a temperature di 1000°C, con minime espansioni termiche o degassamento. A differenza dei materiali duttili, il Macor non si deforma n`e risente degli effetti del creep. Utilizzato come isolante elettrico, soprattutto alle alte temperature, `e eccellente anche per alte tensioni e copre un vasto spettro di frequenze. Pu`o essere lavorato facilmente utilizzando gli stessi macchinari ed utensili adatti alla lavorazione dei metalli.
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Il PEEK `e un materiale termoplastico semicristallino ad alte prestazioni utilizzato in ambito ingegne-ristico. Esso `e resistente, rigido e duro; ha un’ottima resistenza al variare della temperatura fino a circa 200°C, agli agenti chimici, all’usura, alla fatica e alle radiazioni. Esteticamente ha un colore ambrato molto chiaro ed opaco.
Studio della geometria del dispositivo, con particolare riferimento alla necessit`a di contenere gli ingombri.
Dimensionamento dei vari componenti;
Definizione di un adeguato sistema di supporto, posizionamento ed isolamento dei fili;
Studio dei materiali pi`u adatti ad ogni componente; `
E conveniente dapprima definire la geometria dei fili che intercettano il fascio e la soluzione adottata per il loro fissaggio, posizionamento ed isolamento. Infatti, le dimen-sioni complessive del Beam Profiler sono strettamente legate allo spazio occupato da tali elementi, che rappresentano, in definitiva, il cuore dello strumento.
Per i fili si `e deciso di utilizzare delle lastrine in acciaio AISI 304L (preferito agli altri materiali per la maggior rigidezza e resistenza alle alte temperature) spesse 0,4 mm che presentano una parte centrale di lunghezza 68 mm e larghezza 2 mm mentre alle estremit`a sono opportunamente sagomate per consentire l’inserimento e il fissaggio nelle sedi degli elementi di supporto, come rappresentato in figura3.5.
Fig. 3.5: Geometria di un filo che compone la griglia del Beam Profiler per la box di diagnostica 1. Le estremit`a hanno una forma particolare che si inserisce nel supporto e ne consente il fissaggio. Si osservi, in alto a destra, la sporgenza che viene sfruttata per il collegamento dei cavi che trasportano il segnale rilevato.
L’esiguo spessore unito alla complessa geometria rende necessario utilizzare la tecnica di fotoincisione3 per realizzare tali componenti. `E quindi stato necessario adottare alcuni accorgimenti, richiesti dalla particolare tecnica di produzione:
Ogni particolare del pezzo deve avere dimensione superiore allo spessore della lastri-na;
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La fotoincisione (detta anche fototranciatura) `e una tecnica usata per incidere in modo molto preciso materiali di metallo e lastrine di vetronite. Si tratta propriamente di un’incisione chimica in cui si sfrutta l’azione corrosiva di un acido circoscritta alle aree desiderate. La lastra di metallo viene tagliata, pulita e preparata. Viene poi rivestita con un appropriato resist-fotosensibile ed esposta ad una luce particolare grazie alla quale si definiscono le aree attaccabili dall’acido. Con l’acido `e possibile controllare l’incisione aggredendo la lastra solo da un lato, per ottenere un’incisione ad un livello, oppure da entrambi per ottenere dei tagli passanti. `E possibile, inoltre, agire ad ulteriori livelli fotoincidendo la lastra gi`a precedentemente incisa. I principali vantaggi di questa tecnica sono: elevata precisione dei particolari, nitidezza del tagli, velocit`a di produzione e costi contenuti.
Gli spigoli vivi devono essere raccordati (tipicamente `e sufficiente un raggio di raccordo di 0,1 mm).
Complessivamente sono previsti 80 fili nel Beam Profiler, 40 per ognuna delle due di-rezioni trasversali al cammino del fascio. Il supporto di tali fili `e realizzato con dei cilindri forati in PEEK, che garantiscono anche l’isolamento elettrico, sui quali sono eseguite delle fenditure di larghezza pari allo spessore dei fili. Queste fenditure sono state realizzate al-ternativamente sui due lati del pezzo per non indebolirlo eccessivamente vista la vicinanza delle stesse, come illustrato in figura 3.7.
Fig. 3.6: Vista prospettica del supporto per i fili in PEEK.
Fig. 3.7: Vista in sezione del supporto per i fili in PEEK. Si osservi che le fenditure sono sfalsate per non compromettere la resistenza del materiale con tagli troppo ravvicinati.
Al loro interno `e fatta passare una barra filettata che serve per il collegamento del sup-porto alla struttura portante del Beam Profiler. Dopo averne effettuato il posizionamento, le diverse parti sono fissate tramite dadi come illustrato nella seguente figura3.8:
La figura 3.8 mette in risalto un’importante caratteristica circa la disposizione dei fili. Si osserva, infatti, che la spaziatura non assume un valore costante ma aumenta sensibilmente passando dal centro (dove vale 0,6 mm) alle zone periferiche (dove raggiunge i 2,6 mm). Ci`o consente, a partit`a di numero di fili e quindi a partit`a di costo del sistema di acquisizione ed elaborazione dei segnali, di ottenere un’ottima risoluzione del profilo del fascio nella zona centrale, che `e quella di maggior interesse, a discapito delle zone periferiche, meno interessanti ai fini delle analisi.
Le parti finora descritte vengono successivamente inserite nella struttura portante del Beam Profiler, che conferisce rigidit`a e resistenza allo strumento, ne protegge i collega-menti elettrici mediante opportuna schermatura e ne consente gli spostacollega-menti mediante l’aggancio al sistema di movimentazione. In particolare, la schermatura `e realizzata con delle sottili lamine in acciaio AISI 304L che coprono i fianchi e la parte inferiore del dispo-sito, essendo la parte superiore gi`a sufficientemente protetta dal morsetto per l’aggancio
Fig. 3.8: Rappresentazione del sistema di sostegno ed isolamento dei fili. La griglia cos`ı ottenuta viene fissata sulla struttura portante del Beam Profiler.
all’albero della movimentazione. Tale aggancio `e realizzato mediante due spine di diametro 2 mm, che garantiscono precisione e tenuta del serraggio.
Le dimensioni assegnate ai vari elementi sono il frutto delle indicazioni contenute al paragrafo 2.5.2 nonch´e ad un processo di continue verifiche degli ingombri e successivi aggiustamenti, proprio come descritto per il progetto della Faraday Cup. I modelli 3D del Beam Profiler sono visibili nelle seguenti figure 3.9e 3.10.
Fig. 3.10: Rappresentazione del Beam Profiler (vista posteriore) per la box di diagnostica 1.