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Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Dispositivo bolometrico a cavità ricevente per la misura della potenza di un fascio di microonde ad alta frequenza e procedimento per il rivestimento della superficie interna di detta cavità. Rif. CNR 1657 Titolare(i): CNR Istituto: IFP Inventore di riferimento: Nicolò Spinicchia Territori di vigenza: US Data di priorità: 24/02/2005 Abstract Lo sviluppo di sorgenti di microonde di potenza richiede l’utilizzo di una cavità (“carico”) per assorbire la potenza generata dalla sorgente ed eventualmente fornirne una misura (“carico bolometrico”). Le microonde, in forma di fascio concentrato, vengono iniettate nel carico attraverso apposita apertura ma un carico può riflettere fino al 10% della potenza iniettata. Un’elevata riflessione, oltre ad essere dannosa per la sorgente, nel caso di carico bolometrico non consente una misura accurata. Per lo sviluppo di questi carichi sono richieste tecniche di progetto e di realizzazione avanzate, in modo particolare nella definizione degli spessori e nella deposizione degli strati ceramici, che devono essere sia assorbenti per le microonde che resistenti agli elevati shocks termici. Il materiale assorbente oggetto del brevetto, selezionato dopo numerosi test, consente di abbattere la riflessione fino a meno dell’ 1%. Background L’utilizzo dei carichi bolometrici riguarda tutti i settori in cui vengono impiegati sorgenti di microonde (gyrotrons) ad alta potenza. Nel caso della fusione termonucleare i gyrotrons vengono impiegati negli esperimenti di riscaldamento dei plasma e la frequenza utilizzata è compresa nel range 28 GHz - 170 GHz. L’utilizzo di sorgenti a microonde sempre più potenti obbliga ad un continuo progresso tecnologico nella costruzione di sistemi di misura della potenza del fascio di microonde. Tecnologia Il dispositivo di misura oggetto del brevetto consiste di una sfera di rame (carico bolometrico), con una apertura per permettere l'ingresso della radiofrequenza all'interno di una cavità ricevente; di fronte alla apertura è disposto uno specchio divergente ad alta riflettività. L’assorbimento della radiazione avviene mediante uno strato ceramico depositato sulla superficie interna attraverso la tecnica del plasma spray. Vantaggi e Applicazioni L’innovazione principale risiede nel rivestimento di Carburo di Boro (B C) delle pareti interne del carico. Il 4 B C, oltre ad avere un’ottima resistenza alla temperatura, migliora notevolmente l’assorbimento delle 4 microonde rispetto agli altri depositi. Il carico bolometrico con il nuovo rivestimento dovrebbe avere prestazioni superiori per la misura della potenza dei nuovi gyrotrons (2 MW in continua). Stadio di Sviluppo Il dispositivo è stato progettato in più versioni e i prototipi, ricoperti con materiale assorbitore tradizionale, testati in laboratori Europei dimostrando la validità del progetto. Il nuovo materiale è stato provato su campioni di ridotte dimensioni e testato in laboratorio, dimostrandosi superiore a quello tradizionale per assorbimento e resistenza alla temperatura. La LT Calcoli ne ha acquisito licenza esclusiva. 36