Design and building of an electron beam for low energy irradiation studies

This work aims at developing a feasibility study and following realization of an apparatus able to accelerate electrons toward a target in order to perform irradiation tests at low energy (from 5 to 20 keV). For this purpose a thermionic cathode is employed to generate a beam which could be able to uniformly cover the target in the future sample location. The current the beam shall be able to provide will be determined depending on the dose rates requested to investigate materials' behavior. After a series of preliminary simulations and tests, an electrostatic focusing system has been simulated, built and the actual validity of the system has been verified. Eventually, a proposal for the practical use of such beam has been discussed, in particular to test the properties of materials interesting for space applications subjected to radiation.

Questo lavoro è volto a sviluppare uno studio di fattibilità e successiva realizzazione di un sistema capace di accelerare elettroni verso un bersaglio allo scopo di effettuare test di irraggiamento a bassa energia (da 5 a 20 keV). A questo fine un catodo termoionico è stato utilizzato per creare un fascio che fosse in grado di coprire uniformemente il bersaglio nella zona in cui verrà in futuro collocato un provino. La corrente che il fascio deve produrre sarà determinata dal tasso di dose richiesta per investigare il comportamento dei materiali. Dopo una serie di simulazioni e test preliminari, un sistema di focalizzazione elettrostatico è stato simulato e costruito e si è verificata l'effettiva validità del sistema. Infine, è stata discussa una proposta per l’utilizzo pratico di questo fascio, in particolare per testare le proprietà di materiali di interesse spaziale sottoposti a radiazione.