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impaginato corretto fullone_Layout 1 13/10/15 12.08 Pagina 24 Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Titolo Dispositivo bolometrico a cavità ricevente per la Dispositivo bolometrico a cavità ricevente per la misura della potenza di un fascio di microonde ad misura della potenza di un fascio di microonde ad alta frequenza e procedimento per il rivestimento alta frequenza e procedimento per il rivestimento della superficie interna di detta cavità. della superficie interna di detta cavità. Rif. CNR 1657 Rif. CNR 1657 Titolare(i): CNR Istituto: IFP Inventore di riferimento: Nicolò Spinicchia Territori di vigenza: US Data di priorità: 24/02/2005 Abstract Abstract Lo sviluppo di sorgenti di microonde di potenza richiede l’utilizzo di una cavità (“carico”) per assorbire la 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”). 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 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 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. 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 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 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 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%. brevetto, selezionato dopo numerosi test, consente di abbattere la riflessione fino a meno dell’ 1%. Background Background L’utilizzo dei carichi bolometrici riguarda tutti i settori in cui vengono impiegati sorgenti di microonde L’utilizzo deicarichi bolometrici riguarda tuttiisettori in cuivengono impiegatisorgentidimicroonde (gyrotrons) ad alta potenza. Nel caso della fusione termonucleare i gyrotrons vengono impiegati negli (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. 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 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. costruzione di sistemi di misura della potenza del fascio di microonde. Tecnologia Tecnologia Il dispositivo di misura oggetto del brevetto consiste di una sfera di rame (carico bolometrico), con una 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 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 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. mediante uno strato ceramico depositato sulla superficie interna attraverso la tecnica del plasma spray. Vantaggi e Applicazioni Vantaggi e Applicazioni L’innovazione principale risiede nel rivestimento di Carburo di Boro (B C) delle pareti interne del carico. Il L’innovazione principale risiede nel rivestimento di Carburo di Boro (B C) delle pareti interne del carico. Il 4 4 B C, oltre ad avere un’ottima resistenza alla temperatura, migliora notevolmente l’assorbimento delle B C, oltre ad avere un’ottima resistenza alla temperatura, migliora notevolmente l’assorbimento delle 4 4 microonde rispetto agli altri depositi. Il carico bolometrico con il nuovo rivestimento dovrebbe avere 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). prestazioni superiori per la misura della potenza dei nuovi gyrotrons (2 MW in continua). Stadio di Sviluppo Stadio di sviluppo Il dispositivo è stato progettato in più versioni e i prototipi, ricoperti con un materiale assorbitore Il dispositivo è stato progettato in più versioni e i prototipi, ricoperti con un materiale assorbitore tradizionale, testati in laboratori Europei dimostrando la validità del progetto. tradizionale, testati in laboratori Europei dimostrando la validità del progetto. Il nuovo materiale è stato provato solo su campioni di ridotte dimensioni e testato in laboratorio, Il nuovo materiale è stato provato solo su campioni di ridotte dimensioni e testato in laboratorio, dimostrandosi superiore a quello tradizionale sia per assorbimento che per resistenza alla temperatura. 24 dimostrandosi superiore a quello tradizionale sia per assorbimento che per resistenza alla temperatura.