2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 1R. Cimino

NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3)

LNF-INFN: M. Aslaninejad (40%) A. Balerna (30%), M. Biagini (20%), M. Boscolo (20%), R. Cimino (Resp. Naz) (60%), A. Clozza (), A. Drago(20%), S. Guiducci (20%), C. Vaccarezza (20%), M. Migliorati (20%), C. Milardi (20%), L. Palumbo,

F. Tombolini (100%), M. Zobov(20%), per un totale di ~ 4,0 FTEGruppo Collegato di Cosenza:

Barone Pasquale (Assegnista) 50% Papagno Marco (Dottorando) 50%Giallombardo Claudia (Dottoranda) 50% Barberio Marianna (Dottoranda)

50%

+ Senior Scientists (>1 FTE) per un totale di altri ~ 4,0 FTE

Collaborazioni Internazionali (anche tramite il progetto EUROV): CERN AT-Division V. Baglin , F. Ruggero, F. Zimmermann G. Rumolo, G. Bellodi, D Schulte SLAC M. Pivi KEK Omi

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 2R. Cimino

NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3)Scopo:

Studio del fenomeno di formazione della nuvola d’elettroni (e-cloud) durante il funzionamento di acceleratori quali il Large Hadron Collider (LHC), DANE, ILC, etc.

Metodi: •Analisi delle proprietà di superficie dei materiali costruttivi di interesse. (Presso facilities LdS e i Lab Superfici @LNF e Cs)

•Analisi delle variazioni di tali proprietà versus irraggiamento di e- (Presso i Lab Superfici @LNF e Cs) e di fotoni (Presso DANE, unico laboratorio dove sara’ possibile farlo! )

•utilizzo di codici (sviluppati presso il CERN e presso SLAC) per la simulazione del fenomeno e loro adattamento a DANE

•Analisi del fenomeno su DANE e sviluppo di apparecchiature da installare sulla macchina per avere ai LNF un “test bench” unico per lo studio di e-cloud e per l’ analisi della validità dei vari codici di simulazione usualmente utilizzati.

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 3R. Cimino

NUVOLA NUVOLA (Primo anno su 3)Perche’ ora e ancora:

• Nei prossimi 3 anni LHC comincera’ a funzionare e a dare delle informazioni importanti sia per la validità dei codici che per i parametri sperimentali da utilizzarsi. Non si esclude un riaccendersi della necessità di alcuni test (per esempio studi di e- e ph. Scrubbing) che siamo in grado di fare solo noi!

•I low energy electron detectors che saranno montati su DANE• cominceranno a dare risultati da controllare con le simulazioni.

•Nei prossimi tre anni la soluzione da adottare per i DR di ILC verrà proposta. Per capire l’importanza dell’e-cloud in questo progetto basti dire che al momento si prevede un DR per gli elettroni di 6 Km di circonferenza mentre si prevede l’uso di DUE DR da 6 Km per i positroni a causa della presenza stimata della Nuvola elettronica!!!

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 4R. Cimino

Cosa e’ l”e-cloud” Cosa e’ l”e-cloud” (in pillole)R

adia

l Dis

tanc

e

Time = 25 ns

+ ++ + + +

+ + + + + ++ + + +

+ + p +

+ ++ + + +

+ + + + + ++ + + +

+ + p +

Camera da vuoto Il fascio di particelle accelerate genera LdS e/o e- che, colpendo la ciambella, producono foto-e- e/o e- secondari. Questi interagiscono col fascio acceletato (specie se di carica positiva) moltiplicandosi, inducendo carico termico sulle pareti, desorbimento di gas dalle pareti fino a rendere il fascio instabile limitando le “performance” della macchina.

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 5R. Cimino

1) 0-1keV Electron induced el. emission yield (SEY) 2) and its angular dependence3) Photoemission Yield and Photoemission induced el.

energy distribution (also Angle resolved!)4) Photon - reflectivity5) Electron induced energy distribution curves6) Heat load7) Photon and electron induced desorption8) Surface properties changes during conditioning.9) Chemical modifications vs. conditioning.10) Relation between photon and electron conditioning.… and this on all vacuum high tech. materials…

Quello che oramai e’ diventato chiaro e’ che per qualificare un materiale per

utilizzarlo all’interno delle simulazioni di “e-cloud” bisogna studiare:

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 6R. Cimino

1) 0-1keV Electron induced el. emission yield (SEY) 2) and its angular dependence3) Photoemission Yield and Photoemission induced el.

energy distribution (also Angle resolved!)4) Photon - reflectivity5) Electron induced energy distribution curves6) Heat load7) Photon and electron induced desorption8) Surface properties changes during conditioning.9) Chemical modifications vs. conditioning.10) Relation between photon and electron conditioning.… and this on all vacuum high tech. materials…

Quello che oramai e’ diventato chiaro e’ che per qualificare un materiale per

utilizzarlo all’interno delle simulazioni di “e-cloud” bisogna studiare:

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 7R. Cimino

e-cloud:e-cloud:Attività svolta nel 2003/2005'Can Low Energy Electrons Affect High-Energy Physics Accelerators?';R. Cimino, I. R. Collins, M.A. Furman, F. Ruggiero, G. Rumolo and F. Zimmermann Physical Review Letters 93, 14801 (2004).

.. Applied Surface Science 235, 231-235, (2004).

Invited @ the 31st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Electron-Cloud Effects ECLOUD'04. Napa (California), etc….

0.0

0.20

0.40

0.60

0.80

1.0

1.2

0 50 100 150 200 250 300 350

δ

( )Primary Energy eV

δ total

Contribution of secondaries

to δ

Contribution of reflected electrons to δ

Fully scrubbed Cu

Photon reflectivity distributions from the LHC beam screen and their implications on the arc beam vacuum system'; N.Mahne, V. Baglin, I. R. Collins, A.Giglia, L.Pasquali, M.Pedio, S.Nannarone and R. Cimino, Applied Surface Science 235, 221-226, (2004).

Per LHC

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 8R. Cimino

e-cloud:e-cloud:Attività svolta nel 2003 - 2005

Vacuum pressure read-out vs total current as recorded in four straight section locations for the electron (blue dots) and positron (red dots) rings.

mean e-cloud linear density plotted changing the value of the reflectivity (85%, 50%, and 20%) with a ph.e- yield of 0.1.

Misure sperimentali su DANE

Simulazioni “ad hoc”Per DANE

Misure di proprieta’ di superficie sull’

Al di DANE

Photoelectron yield of the Al sample measured at 85°, 45°, and 5°. The total PY is about 0.2 in all three cases.

C. Vaccarezza, et al ECLOUD'04. and Pac 05..N. Mahne, et al Pac 05

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 9R. Cimino

Dipendenza Angolare a Cs: Impatto sulle simulazioni

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 10R. Cimino

Dipendenza Angolare : Primi risultati Preliminari

A

C1

C2

C

A

C

misure presso l’universita’

della Calabria (Cs)

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 11R. Cimino

Nuvola: Nuvola: attività proposta per il prossimo triennio

Continuazione dello studio delle proprietà di superficie di materiali di interesse per lo studio dell’e-cloud in funzione dell’electron and photon Scrubbing. (in collaborazione con CS)

Studio dell’importanza della dipendenza angolare del SEY sulla previsione degli effetti di e-cloud. (con Cosenza)

Continuazione dello sviluppo e adattamento dei codici esistenti da utilizzare per prevedere gli effetti osservati su DANE, LHC, DR-ILC. (in collaborazione col gruppo macchina dei LNF)

installazione su DANE, tests, caratterizzazione (anche del prototipo in laboratorio) e analisi di 3 analizzatori (in numero e in energia) degli elettroni prodotti durante il build-up dell’e-cloud.

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 12R. Cimino

Nuvola- Nuvola- Per gli studi di photon scrubbing:

I Laboratori Nazionali di Frascati hanno iniziato a costruire una linea di Luce di Sincrotrone da 50 ai 1000 eV collimando la luce emessa da un Magnete curvante di DANE. La preottica (meccanica, ottica e remotizzazione) è già stata acquistata (360KEuro) e sarà istallata nel 2007. Per procedere appena pronti alle misure di irraggiamento con fascio bianco su campioni da studiare nella camera sperimentale a disposizione si chiederà alla CNV di finanziare la linea di trasporto del fascio in UHV dalla sala alla camera sperimentale.

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 13R. Cimino

Nuvola-Nuvola-Per la fisica di macchina su DANE:

Installazione su DAFNE, tests, caratterizzazione (anche del prototipo in laboratorio) e presa dati da 3 analizzatori da inserire in tre posizioni diverse per guardare al fascio attraverso le slots esistenti nel:- electron-ring (for reference) - Positron ring (Uncoated chambrer) - Positron ring (TiN coated chambrer)

Si chiederà alla CNV l’elettronica prototipale per controllare remotamente e in parallelo almeno due dei 3 analizzatori,(è essenziale avere almeno due postazioni siano in presa dati simultaneamente per studiare le eventuali differenze eliminando i sistematici).

L’elettronica dovrà permettere all’analizzatore a 5 griglie di avere: risoluzione energetica adeguata, Sensibilita’ agli elettroni di bassa energia, trasmissione nota, basso rumore (grazie ad una tecnica di acquisizione in eterodina) e alti conteggi (utilizzando un microchannelplate)

2° Incontro di gr.V LNF-22 -giugno 2006 14R. Cimino

NUVOLA: NUVOLA: Richieste economiche per il 2007

-Missioni interne: Incontri con ricercatori INFN 3 Keuro Svolgimento esperimenti presso laboratori collegati (6m/u) 17 Keuro

Totale 20 KEuroMissioni estere: Analisi codice di simululazione

ed esp. presso il CERN (2 m/u) 12 KeuroAnalisi codice di simulazione e esp. SLAC (1 m/u) 6 Keuro

Totale 18 KeuroMateriale di consumo (Vuoto e manutenzione LNF & Cs) 30 KeuroMateriale inventariabile e costruzione Apparati: Prototipo dell’ elettronica di controllo del detector di low en. e- istallati su DANE 30 KeuroLinea di trasferimento fascio LdS bianco per misure di irraggiamento 60 Keuro

Totale 90 KeuroTotale Richiesta 158 KEuro