Modeling, Development, and Testing of an Integral Dose Calorimeter for the Characterization of Electron Beam Crosslinking Processes in Industrial Environment

Questo lavoro di tesi tratta in modo approfondito della progettazione e della realizzazione di un Calorimetro a Dose Integrale per la determinazione dell’energia media degli elettroni in un acceleratore di elettroni per la reticolazione di polimeri. Il progetto consta principalmente di una parte dedicata all’ingegnerizzazione del calorimetro mediante tecniche simulative e di una seconda parte volta a caratterizzare sperimentalmente il dispositivo realizzato. La prima fase prevede l’analisi e lo studio delle caratteristiche termiche e geometriche, delle costanti di tempo e delle specifiche del calorimetro. La modellizzazione è stata basata su strumenti standard (ANSYS Workbench 12.1, modelli termici compatti) e dedicati (EBXLINK 1D/3D). Questa prima fase ha permesso di progettare un sistema che minimizzi la dispersione del calore depositato nel calorimetro e l’assorbimento degli elettroni incidenti sulle barriere termiche. Sono state inoltre identificate e quantificate le sorgenti degli errori sistematici e statistici per la correzione dei dati sperimentali. Il sistema di acquisizione della temperatura è stato realizzato con un sensore NTC ad alta risoluzione, congiuntamente ad un data-logger veloce pilotato in remoto con un’interfaccia programmata in LabVIEW SignalExpress. Il sistema così ottenuto presenta una precisione intrinseca dell’ordine dell’uno per cento dell’energia misurata. Durante la seconda fase si sono verificate sperimentalmente le caratteristiche del calorimetro in ambiente industriale, constatandone un corretto funzionamento ed un’ottima precisione nell’acquisizione dell’energia del fascio elettronico