Il progetto LPA – STAR (Stable Targeting and Alignment for Radiotherapy in Laser-Plasma Acceleration) si
pone l’obiettivo di realizzare un dispositivo di facile implementazione all’interno della linea laser di un
acceleratore di particelle laser-plasma, il cui utilizzo porti ad una significativa stabilizzazione del fascio
laser nel punto di interazione.
L’obiettivo è compiere un passo importante nella direzione dell’applicazione della tecnologia laser-plasma di accelerazione di particelle cariche alla radioterapia a fasci esterni rendendo la qualità dei fasci di particelle così prodotti congruente con le stringenti specifiche dell’ambito medicale. In particolare, la stabilità del fascio di elettroni prodotti dipende per una componente non
trascurabile dalla stabilità del fascio laser che li produce.
Vacuum Fab Srl, che partecipa a questo progetto con il ruolo di Capofila, vanta un’esperienza consolidata nel campo della progettazione e realizzazione di sistemi di movimentazione in grado di operare in condizioni estreme, tra cui UHV. Possiede un laboratorio interno in cui prepara le meccaniche per vuoto, compreso assemblaggio, integrazione con l’elettronica e con eventuali componenti ottiche, misurazione con una stazione metrologica (interferometro ed autocollimatore laser), qualifica e test. In molti casi offre ai propri clienti soluzioni su misura che utilizzano elettronica custom fatta realizzare da aziende partner,
mentre per la parte di sviluppo firmware e software può avvalersi, oltre che di altre aziende di fiducia, della propria estensione interna di ricerca e sviluppo, rappresentata dalla controllata FABCrea.
Il secondo partner di progetto è VCS Srl, che vanta una decennale esperienza nell’ambito della progettazione e costruzione di impianti e componenti che utilizzano il vuoto. VCS progetta, sviluppa impianti PVD-PECVD e per la deposizione di film sottili sottovuoto (metallizzatori); produce inoltre forni di degasaggio, quali accessori agli impianti PVD, simulatori spaziali e camere climatiche destinati all’industria aerospaziale e automobilistica, sistemi di sterilizzazione per applicazioni ospedaliere, camere, componenti e raccordi per il vuoto, alto vuoto e UHV.
Sulla base del know-how dei partner proponenti e delle necessità tecnologiche di sviluppo citate, si propone la progettazione e la realizzazione di un sistema, di facile installazione, che metta a disposizione strumenti di diagnostica del fascio che ne permettano la stabilizzazione in anello chiuso. L’installazione di questo sistema in corrispondenza della fase di compressione della linea laser di un acceleratore laser-plasma ha il fine di eliminare le fluttuazioni del laser a più alta frequenza (fino a 100 Hz), stabilizzando di conseguenza l’emissione di elettroni. Il sistema proposto deve poter lavorare in vuoto (10-5 mbar), utilizzando come misurando una copia del laser principale ottenuto per perdita da uno specchio, da uno sdoppiatore di fascio o da uno specchio a cuneo. Il sistema di diagnostica potrebbe permettere sia di caratterizzare il fascio laser in campo vicino e lontano, sia di misurare posizione e direzione del fascio nel punto di fuoco, utilizzando telecamere e rilevatori sensibili alla posizione del laser.
Questo sistema deve fornire come uscita le informazioni su proprietà e qualità del fascio ed i segnali necessari per la
regolazione della coppia di specchi che vada a stabilizzare ad alta frequenza (>200 Hz) il fascio laser. Un sistema che stabilizzi il fascio laser, e di conseguenza quello di particelle accelerate per interazione col plasma, costituirebbe un passo importante verso l’utilizzo di questa tecnologia di accelerazione di particelle in ambito medico, con ricadute importanti in termini di energie utilizzabili, dimensioni contenute dell’attrezzatura, e possibile applicazione di terapie innovative come quelle che sfruttano l’effetto FLASH, effetto che non può essere attivato con le tecnologie di accelerazione convenzionali.
VCS ha grande esperienza maturata a livello nazionale ed internazionale in diversi settori applicativo: avanzatissimi impianti per deposizione DLC (Diamond Like Carbon) con tecnologia PPD (Pulsed Plasma Deposition), gruppi di pompaggio e relativa strumentazione, impianti laser per cure medicali, simulatori spaziali, sterilizzatori ad uso ospedaliero, impianti coating con tecnologia PVD – PECVD, costruzione componenti per microscopi elettronici SEM in collaborazione con ZEISS Group. VCS Si occupa inoltre della produzione d’impianti di ricerca perdite. L’ing. Consolini, amministratore unico, è membro A.I.V. (Associazione Italiana Vuoto) da più di 30 anni.
VCS è partner all’attuazione del progetto perché si farà carico di:
– progettare il sistema di vuoto con l’individuazione della migliore struttura meccanica per la camera da
vuoto, il più adatto gruppo di pompaggio per avere un valore di vuoto finale di circa 1×10-6 mbar, il sistema di misura del vuoto con una testa di misura Pirani e una testa di misura per l’alto vuoto Penning, le valvole che servono per il collegamento del gruppo di pompaggio alla camera sia per l’eventuale collegamento del nuovo sistema di analisi e misura del fascio laser all’impianto esistente del CNR-INO.
– realizzazione, collaudo e messa in funzione del sistema del vuoto integrato con le parti fornite dal capofila Vacuum FAB.
Il fine del progetto LPA – STAR (Stable Targeting and Alignment for Radiotherapy in Laser-Plasma Acceleration) si
è la realizzazione di un dispositivo di stabilizzazione del fascio laser per acceleratori di particelle basati su tecnologia laser-plasma.
Il progetto, le attività proposte e i risultati che ne derivano non compromettono in alcun modo il rispetto del
principio “Non arrecare un danno significativo” (“Do No Significant Harm”, DNSH), ai sensi dell’articolo 17 del
Regolamento (UE) 2020/852. Le attività connesse al progetto presentato all’interno di questo bando non sono in
alcun modo legate all’utilizzo di combustibili fossili, non coinvolgono il sistema di scambio di quote di emissione
dell’UE (ETS), non sono connesse alle discariche di rifiuti né ad azioni che minino il rispetto del principio DNSH.
Le attività necessarie allo svolgimento del progetto saranno intraprese nel rispetto di tale principio.
L’obiettivo del progetto LPA – STAR ricade inoltre pienamente nella tematica del sottoprogetto SP 1.1 dello Spoke
1 a cui il presente bando fa riferimento. L’aderenza dei principi che regolano lo svolgimento del presente
progetto al principio DNSH è garantita dall’aderenza allo stesso principio dell’ecosistema THE, finanziato
nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), a sua volta finanziato dal programma europeo
“Next Generation EU”
- +39.0521.606030