Attivita di ricerca: Conferenze e pubblicazioni. Alimentatori di POtenza per alti Livelli di radiazione

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1 Consuntivo APOLLO Alimentatori di POtenza per alti Livelli di radiazione Attivita di ricerca: Alimentatore DC/DC principale (MI, PV) Materiali per alti campi magnetici (PV) Alimentatori DC/DC secondari (PD) Irraggiamenti di dispositivi (RM, MI) Collaborazione Conferenze e pubblicazioni 20 giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 1

2 Convertitore principale (MI, PV) Test termici effettuati a Milano per ottimizzare il dimensionamento della piastra di raffreddamento. Una seconda serie di test e prevista a giorni, e i risultati saranno utilizzati per la costruzione del secondoprototipo ti In corso le simulazioni Ansys per modificare il disegno della piastra e migliorare lo scambio termico fra i vari componenti. 20 giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 2

3 Materiali per alti campi magnetici (PV) Individuata la polvere ottimale: FeSi 68 HQ (tenore di Si nel range % e granulometria < 45 um), fornitore Hoganas Studiata estrusione con 6 diverse ricette di compound Fatte prove di stampaggio ad iniezione con pressa costruita ad hoc Necessari processi di deceratura e sinterizzazione in forno ad atmosfera riducente di H 2 puro a ~ 1300 C 20 giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 3

4 Materiali per alti campi magnetici (PV) cont. Primi campioni ottenuti non sempre buoni (vedi figura a destra) Per ottimizzare lo stampaggio si sono introdotte parecchie modifiche allo stampo, la maggiore delle quali e stata l introduzione di resistenze di riscaldamento aggiuntive Difficolta a reperire forni adatti alla sinterizzazione in atmosfera riducente Caratterizzazione fisica del materiale effettuata (SEM) Alcuni campioni irraggiati alla Casaccia con γ fino a 5k Gy 5 anni di slhc. Evidenza di un inizio di fusione locale della componente polimerica ma nessuna alterazione significativa nei granuli Ancora da effettuare una caratterizzazione magnetica dettagliata, g,p pianificata p per l autunno Campioni (ferrite) 20 giugnocommerciali 2012 Campioni irraggiati γ Consiglio di Sezionein Pavia Campioni non irraggiati

5 Convertitori secondari POL (PD) E continuata la caratterizzazione di dispositivi GaN reperibili sul mercato: Ci sono difficolta di reperimento dei dispositivi da 200V di drain prodotti dalla EPC con una nuova tecnologia, che dovevano essere disponibili dalla fine di aprile. Al momento non e nota la data entro cui saranno consegnati Glistampatiprodottiper la caratterizzazioni elettriche sono pronti, ma non ancora assemblati in attesa della disponibilita dei dispositivi da 200V Per le prove di radiazione con protoni al CN di Legnaro sono utilizzabili i vecchi componenti, che pero dovranno essere installati da una ditta esterna per le difficolta tecniche legate alla loro saldatura sugli stampati modificati per ridurre l attenuazione dei protoni a bassa energia Sotto studio le modifiche topologiche al POL in topologia Interleaved Buck with Voltage Divider, per poter utilizzare dispositivi GaN al posto dei MOSFET Incorso la modellizzazione dei package dei GaNperla simulazione termica La campagna di irraggiamenti al CN di Legnaro, con studio degli effetti dell annealing con trattamenti termici in funzione della polarizzazione applicata dopo l irraggiamento, i e in attesa dll della disponibilita ibili dll delleschede hd assemblate 20 giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 5

6 Irraggiamenti di dispositivi (RM, MI) Effettuate campagne di irraggiamento con neutroni (Tapiro, Casaccia), con gamma (Calliope, Casaccia) e con ioni pesanti di bromo (LNS, Catania) Primo irraggiamento con protoni effettuato a dicembre 2011 ai LNS, a cui ne seguira una seconda prevista per il prossimo autunno Durante gli irraggiamentii vengono testatit ti diversi dispositivi polarizzati con un numero elevato di campioni per ciascuno, installati su stampati tiprogettati appositamenteper t le dimensioni di fascio disponibili. La figura a lato mostra ad esempio l attrezzature realizzata per il test a Tapiro con neutroni E stata effettuata, fra i primi al mondo, una serie di irraggiamenti combinati per studiare la sensibilita al SEE di componenti gia irraggiati con γ, e i risultati saranno presentati a NSREC giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 6

7 Collaborazione 2012 Carmine Abbate 3,2, Monica Alderighi 10,4, Stefania Baccaro 1,2,B, Giovanni Busatto 3,2, Paolo Cova 5,6, Nicola Delmonte 5,6, Francesco Iannuzzo 3,2, Agostino Lanza 6,A, Roberto Menozzi 5, Alessandro Paccagnella 8,9, Marco Riva 7,4,B, Annunziata Sanseverino 3,2, Francesco Sichirollo 8,9, Giorgio Spiazzi 8,9,B 1 ENEA UTMATT Casaccia 2 INFN Sezione di Roma 3 Dipartimento di Automazione, Elettromagnetismo, Ingegneria dell Informazione e Matematica Industriale Universita i di Cassino 4 INFN Sezione di Milano 5 Dipartimento dell Ingegneria dell Informazione Universita di Parma 6 INFN Sezione di Pavia 7 Dipartimento di Fisica Universita di Milano 8 Dipartimento dell Ingegneria dell Informazione Universita di Padova 9 INFN Sezione di Padova 10 INAF/IASF Milano A Responsabile nazionale B Responsabili locali C e stata una certa contrazione nel numero dei collaboratori, dell ordine del 30%. Molto critica la situazione a Milano, dove il responsabile locale ha lasciato l universita all inizio del giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 7

8 Conferenze e pubblicazioni Sitoweb disponibile: pvinfn it/~servel/apollo/index.html Pubblicazioni Power supply distribution system for calorimeters at the LHC beyond the nominal luminosity, it JINST6 P Power converters for future LHC experiments, JINST 7 C Conferenze ICAPPT 2011 Como, Italy: Radiation damagein soft ferromagnetic materials for enhanced inductor cores operating in extreme environments speaker A. Morici ICAPPT 2011 Como, Italy: Energy Distribution in Hostile Environment: Power Converters and Devices, speaker M. Citterio ICAPPT 2011 Como, Italy: Power Distribution Architecture for High Energy Physics Hostile Environment, speaker M. Riva TWEPP 2011 Vienna, Austria: Power converters for future LHC experiments, speaker M. Citterio NSREC 2012 Miami, USA: Single Event Effects in Power MOSFETs during Heavy Ions Irradiations performed after g rays degradation accepted as oral presentation ESREF 2012 Cagliari, Italy: Reliability oriented design of power supplies for high energy physics applications accepted as poster presentation ESREF 2012 Cagliari, Italy: Thermal modeling and design of power converters with tight thermal constraints accepted as oral presentation ESREF 2012 Cagliari, Italy: Behaviour of power MOSFETs during heavy ions irradiation performed after gamma rays exposure accepted as oral presentation RADECS 2012 Biarritz, France: Radiation Issues about Power MOSFETs for Distributed Power Systems Suitable for High Energy Physics Experiments submitted JEMS S2012 Parma, Italy: A Soft Magnetic Material ilfor Power Supply Systems of High Energy Physics Experiments accepted as oral presentation 20 giugno 2012 Consiglio di Sezione Pavia 8