Ricerca tecnologica ed interdisciplinare con sorgenti di radiazione

Ricerca tecnologica ed interdisciplinare con sorgenti di radiazione: attività LNF nello scenario Super. B Mariangela Cestelli Guidi Responsabile Beamline Sinbad (IR) @ Da. Fne CL 5 -6/7/2011

• • • Laboratorio Dafne Luce Lab. X LAMP Tera. Sparc Servizio tecnico LDS • VUV@Sparc • SNOM@Sparc • Super. B (IIT - E. Di Fabrizio et al)

Da. Fne Light LAMPS VUV@Sparc Ricerca tecnologica ed interdisciplinare @LNF Xlab SNOM@Sparc Super-B …

• Laboratori esistenti • Proposte di attività • Iniziative da discutere

• Caratterizzazione dei materiali di interesse INFN (es. coating di cavità) • Spettroscopie risolte in spazio e in tempo (UV, IR, …) • Imaging

IMAGING • Imaging IR con LDS e con sorgenti convenzionali su sistemi biologici (Linea Sinbad @DAFNE) • Imaging micro-XRF (laboratorio XLAB) • Proposta SNOM @ Sparc • Proposta X-ray phase contrast su Super. B

Linea Sinbad @ Dafne Imaging IR di tessuti di colon sano ed affetto da tumore (M. C. G. , C. Mirri, A. Marcelli)

Sinbad IR beamline @ Dafne

Laboratorio XLAB X-ray Spectroscopy - Mapping - μXRF Mapping – 200 x 200 μm 2 spot 4 x 4 mm 2 measured area 2 minutes for each spot Mn Fe

XLAB Experimental Equipment: • SDD Detector • Laser Prophilometer (Spot size ~ 100 μm, Resolution ~ 10 μm) • First Lens: Polycapillary Optics • Focal Spot ~ 100 x 100 μm • Trasmission ~ 40% • Secon Lens: Polycapillary Optics • Focal Spot ~ 100 x 100 μm • Trasmission ~ 50% (S. Dabagov, G. Cappuccio, D. Hampai)

Proposal for SNOM-visible and IR @ SPARC for fluorescence investigations (Vanderbilt FEL) Excitation 488 nm Detection of fluorescence above 530 nm topography Ar+ x piezoelectric scanner y z Neuron cell + Fluorescence dye Near-field PMT objective FILTER avalanche photo diode fluorescence transmission

Li. F radiography of a butterfly wing A butterfly wing has been placed on a Li. F crystal and soft X-rays irradiated. With such treatment, color centers are produced in the non-masked areas. Removing the butterfly wing, the crystal has been characterized using a SNOM and a radiography images can be collected. SNOM topographies Optical image of the butterfly wing Fluorescence images: even the smallest details of the wing hairs can be defined Appl. Phys. Lett. 88, 141107 -9 (2006) (A. Cricenti et al)

Imaging in the Super. B scenario

X-ray Phase-contrast imaging (E. di Fabrizio, IIT)

Particella interplanetaria – sonda DUST Progetto PRIN 2008 • Univ. Napoli • Univ. Firenze / Osservatorio Arcetri • Univ. Roma 3 • INFN

Spettroscopie e Scienze dei materiali • Laboratorio di fisica delle superfici sulle linee UV e XUV (Esperimento IMCA-NTA) • Laboratorio di caratterizzazione di specchi ed ottiche per lo spazio, caratterizzazione di materiali e dispositivi (Esperimento SOURCE) • Laboratorio di magnetismo e magneto-ottica ad alte pressioni (LAMP) • Laboratorio di spettroscopia IR per lo studio delle proprietà ottiche dei materiali (Linea Sinbad @ Dafne) • Proposta VUV per la realizzazione di un laboratorio di spettroscopia UV su Sparc

Caratterizzazione delle proprietà ottiche di sistemi Spin Cross Over vs pressione e temperatura (IR beamline@Dafne)

LAMPS (LAboratory of Magnetism and high LA Pressure and Spectroscopy) the LNF The laboratory located inside the Capannone LEGNARO building is now operative - PRESS-MAG-O cryostat - DAC SQUID gradiometer cryostat - 8 T He cryostat

SOURCE @ DAFNE-L Branchlines in 1000 -class cleanroom 1. Upgraded UV-VIS monochromatic radiation source (180 -650 nm) 2. VUV monochromatic radiation source (120 -250 nm) 3. UV-VIS radiation source (200 -650 nm). This channel will be used to measure the performance of large and very large optical systems (up to 4 meters). The 3 lines can be also operated with high-power UV lamps but at lower fluxes

SOURCE @ DAFNE-L Caratterizzazione di materiali e dispositivi Uso della radiazione UV per esperimenti di: • Calibrazione assoluta di rivelatori e sorgenti VIS-UV • Caratterizzazione di dispositivi elettro-ottici • Caratterizzazione di materiali e dispositivi per la fotonica • Caratterizzazione delle proprietà ottiche di nuovi materiali • Invecchiamento (ageing) UV di materiali e dispositivi • Sviluppo e caratterizzazione di rivelatori ultra-veloci

SOURCE @ DAFNE-L Esperimenti di fotobiologia e esobiologia La radiazione UV con alto flusso è cruciale per esperimenti di frontiera nel campo della fotobiologia e dell’esobiologia: • Resistenza al danno radiativo da fotoni UV su batteri “Radiodurans”. • Irraggiamenti di materiale organico e inorganico extraterrestre primitivo per lo studio di processi evolutivi. • Irraggiamenti di materiali organici in presenza di catalizzatori inorganici per studiare la formazione di molecole organiche complesse in ambiente spaziale

SOURCE @ DAFNE-L Sistemi ottici per lo spazio • Area pulita disponibile per la calibrazione e la misura delle prestazioni ottiche di componenti e sistemi ottici integrati fino a 4 metri di diametro dello specchio primario per esperimenti a terra (ad esempio concentratori solari) e nello spazio. • Caratterizzazione nell’UV e nel VIS nella banda spettrale 120 -650 nm. • Progetto di sviluppo di un sistema per la simulazione di tracce UV ultra veloci in atmosfera per simulare passaggio di meteoriti e raggi cosmici di altissima energia • Analisi del danno da radiazione UV in componenti e materiali ottici per lo

SPARC FEL source • seeding results confirm the possibility to work with harmonics in the UV/VUV domain: 400 - 66 nm @ 178 Me. V • repetition rate: 1 -10 Hz tunable • higher harmonics linearly polarized • radiation spectrum slightly sources of high temporal and spatial coherence • pulse duration: 100 fs

Monochromat or High-resolution High-spectral purity 5 m Mc. Pherson Normal Incidence UV-VUV monochromator 5– 35 e. V (250 - 35 nm) resolution of 2 me. V (0. 005 nm) from SRSDaresbury, beamline 3. 2

Collaborazioni esterne ed interesse nella realizzazione di una facility interdisciplinare ai LNF • • • Università CNR ENEA ASI Programmi EU