Jean-Luc Revol (Operation manager) Pour la Division Source et Accélérateur

1. Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron CEA INPG CNRS Schneider ISN ST IBS ILL EMBL ESRF “polygone scientifique” de Grenoble Société Française de Physique Performances et programme d'Upgrade de l'ESRF Jean-Luc Revol (Operation manager) Pour la Division Source et Accélérateur

2. L’ESRF en chiffres L’ESRF est une société civile de droit français, financée par 19 pays. L’ESRF est en opération depuis quinze ansInauguration: 30 Septembre 1994 Budget annuel : 80 M Euros. Répartition du budget % France 27,5 Allemagne 25,5 Italie 15 Royaume-Uni 14 Espagne 4 Suisse 4 Benesync 6 (Belgique, Pays-Bas) Nordsync 4 (Danemark, Finlande, Norvège, Suède) Partenaires scientifiques : Portugal 1 Israël 1 Autriche 1 Pologne 1 Centralsync 1,05 (République tchèque, Hongrie, Slovakie) Environ 40 stations expérimentales anneau 844 mètres de circonférence Taux de disponibilité du faisceau 2008: 98.4% Temps moyen entre deux pannes 2008: 64 heures 600 Employés originaires de 30 pays En 2008: 2000 Propositions de recherche ~ 6300 Utilisateurs, 1500 Sessions expérimentales ~ 1500 Publications scientifiques avec référé Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

3. New Beamlines and New Instrumentation Structural/functional biology, and soft matter Science at extreme conditions Partnerships and Collaborations Accelerator and Source Pump-and-probe experiments and time-resolved science X-ray imaging Nanoscience and nanotechnology Data Processing and Computing Laboratory and Experimental Hall Buildings ESRF Upgrade 2008-2017 Un programme de développement (Upgrade) en parallèle de l’opération. (budget: 176 million Euros) New, better science • Le programme d’Upgrade inclut: • La source • L’extension du Hall Expérimental • 8 Nouvelles lignes de lumière avec le développent de l'instrumentation Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

4. Upgrade de la source Objectif: Augmenter Flux/Brillance/Capacité Eviter l'obsolescence des équipements Maintenir la fiabilité • Allongement des sections droites dédiées aux éléments d’insertion •  Révision du système Radio Fréquence •  Augmentation du courant • Injection permanente pour les modes à fort courant par paquet •  Maintien/Amélioration de la stabilité Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

5. Upgrade de la source Augmentation de la brillance Brilliance = photons /s / mm2 /mrad2 /0.1% bandwidth Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

6. Situation: sections droites de 5 mètres QF2 QF2 QD1 QD3 QD1 5 metres QD3 Dipôle Situation actuelle: Utilisation d’une optique avec les Quadrupoles de chaque coté de toutes les sections ID non alimentés depuis 1 an (QD1 en haut beta et QD8 en faible beta). Objectif: Démonter une/des paire(s) de quadrupoles pour dégager de la place pour des éléments d’insertion. Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

7. Modification câblage, tuyauteries, supports mécaniques • Remplacement des chambres à vide amont et aval • Installation d’une chambre ID de 6 mètres en aluminium avec un dépôt de surface de type NEG [alliage TiZrV (30% titane, 30% zirconium et 40% vanadium) déposé par pulvérisation cathodique] 10 mm externe 8 mm interne Allongement à 6 mètres Section 5 mètres standard Section étendue 6 mètres (6173 mm) • Transfert vannes, pompes à vide, chambres de transition, moniteurs de position, soufflets à la place des quadrupoles Statut: Une section droite convertie à 6 mètres durant l’été 2009. Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

8. Les 1.1 mètres additionnels offrent un potentiel pour de nouvelles configurations avec les mécaniques actuelles. Des mécaniques In-air de 1.4 mètres et In-vac de 2.5 mètres magnétique sont en cours d’étude. Occupation des sections à 6 mètres In-air Longueur actuelle =1.64 m Usage des sections à 5 mètres: 3 in-air 2 In-vac1 In-vac +1 in-air2 In-air + canting (ID23)  Environ 70 segments installés Standard Revolver In-vacuumLongueur actuelle =2.4 m Standard Cryogenic (2.4 m bride à bride, 2m assemblage magnétique) Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

9. Aimant permanent de déviation Onduleur A Onduleur B Déviation intégrée dans les sextupoles Occupation des sections à 6 mètres Deux stations expérimentales / section droite Angle de séparation = 2 x 2.7 mrad (Angle limité par les absorbeurs de puissance des chambres à vide avales) Statut: Aimants de déviation en cours d’approvisionnement. Effets sur l’efficacité d’injection en cours d’étude. Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

10. QF2 7 metres QF2 Qd3 Qd3 S4 S6 S6 S4 7 metre C C ID 1.6 m ID 1.6 m Efforts additionnels pour aller à 7 mètres :Re-design chambres à vide amonts et avals Nouveaux quadrupolesAlimentations Individuelles Nouvelles poutres de support • Objectifs: • Augmenter la flexibilité ID et gagner en photon • Distribuer les cavités radiofréquence qui occupent actuellement 3 sections droites. Allongement à 7 mètres Qd1 QF2 Qd1 Qd3 Qd3 QF2 S6 S4 S4 S6 5 mètres Exemple haut b QF2 Qd3 Qd3 QF2 S4 S6 S6 S4 6 metres Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

11. Cell 5 Cav 1 & 2 Cell 7 Cav 3 & 4 TRA1 TRA2 Booster Cav 1 & 2 Teststand TRA0 Storage Ring TRA3 Cell 25 Cav 5 & 6 Cell 23 Upgrade de la Radiofréquence Cell 7 Upgrade de la cellule 23 Objectifs: a) Distribuer les cavités (une cavité de la cellule 7 sera remplacée par un module en cellule 23)  pour créer une ligne expérimentale supplémentaire ID7 b) Recréer une redondance pour l’opération à 300 mA c) Préparer la RF de l’injecteur pour le mode top up d) Anticiper l’obsolescence des klystrons Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

12. Upgrade des émetteurs Radiofréquence Klystrons à l’ESRF 1.3 MW -352MHz SSA à Soleil Statut: Solution retenue: amplificateurs RF à transistor de type Soleil (basée sur l’assemblage de modules de 300 watts minimum) Phase 1: Réalisation:  un système d’amplificateurs RF pour l’injecteur Puissance totale: 4*150 kW kW RF  Opérationnel: Printemps 2012  amplificateurs RF pour la cellule 23 Puissance totale: 3*150 kW kW RF  Opérationnel: Eté 2012 Phase2: Upgrade des autres émetteurs RF Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

13. Tuner Coupler Cavity body HOM damper Vacuum pump Upgrade des cavités Radiofréquence Objectif: Développement (pour améliorer la stabilité et la redondance à fort courant)d’une cavité mono cellule fonctionnant à température ambiante à modes d’ordre supérieur fortement atténués. ESRFUP Programme FP7 Réalisation par usinage et assemblage de 3 parties par soudure électronique Réalisation par assemblage des sous ensembles par brasage. • Statut: • Validation des simulations par un modèle en aluminium • Deux types de fabrication prévues pour le prototype de puissance • Livraison des prototypes: Fin 2010 • Installation de 18 cavités mono cellule pour remplacer les 6 cavités multi cellules existantes Modèle aluminium Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

14. Opération à 300 mA • Objectif: • Augmentation du courant de 200 à 300 mA pour tous les modes multibunch • Statut: • Systèmes d’asservissement multibunch longitudinal et transverse  opérationnels • Upgrade des absorbeurs dipôles  terminé. • Test en mode machine stoppé suite à la défaillance d’une cavité • Evolution: • Reprise des tests machines dès que la cavité sera changée (Fin 2009) • Validation radioprotection des lignes et tests avec utilisateurs • Stabilité et redondance à 300 mA intégrées au programme d’upgrade RF Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

15. Reconstruction du pré-injecteur du Linac • Objectif: • Parer à l’Obsolescence des cathodes • Améliorer les diagnostiques • Améliorer le pré-bunching • Nouvelle électronique canon • Un système de purification pour le mode pulse court • Statut: • Installation et mise en opération  Eté 2009 • Système de nettoyage par déflection électrostatique des paquets parasites  En cours de test • Evolution: • La pureté des impulsions courtes par nettoyage successif dans le preinjecteur et dans le booster est un impératif pour augmenter la fréquence d’injection pour les modes de remplissage à structure temporelle (16 bunch, 4 bunch, 7/8+1), qui sont pénalisés par une faible durée de vie. Le nettoyage (10-9 en routine),est aujourd’hui effectué à chaque injection dans le SR Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

16. Nouvelles électroniques BPM Objectif: Remplacement des 224 électroniques de traitement des électrodes des moniteurs de positions. • Obsolescence et maintenance (en service depuis 20 ans) • Disposer d’un mode premier tour • Disposer d’un mode tour par tour • Statut: • Infrastructure matérielle et logicielle opérationnelles • Installation et mise en service progressive durant les périodes d’arrêt • Système de correction d’orbite mis à jour • Système de protection en position mis à jour • Test des modes premier tour et tour par tour en cours 32 cellules de 7 stations Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

17. ----- ----- 7 Libera BPMs per cell Ethernet Evolution: Upgrade du système d’asservissement rapide de position.  Aujourd’hui système indépendants de 32 BPM et correcteurs.  Objectif: System BPM et correcteurs unique pour la correction rapide et pour la correction lente. 224 Libera BPM8 processeurs de correction96 Correcteurs localisés dans les sextupoles Mise en service prévue fin 2010 Nouvelles électroniques BPM 10 um • Performances : • Amélioration de la résolution • Augmentation de la vitesse d’acquisition pour le monitoring • Utilisation de la mémoire post mortem en cas de perte de faisceau 8 Cellules avec anciens BPMs 4 Cellules avec anciens BPMs 20 Cellules avec LIBERA-BPMs Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

18. Belledonne 130-140 m (ID31-ID02) Vercors 120 m (ID06-ID09) Peninsular 110 m (ID20-ID22) Chartreuse 120 m (ID27-ID29) Extension du Hall Expérimental: EX2 L’ESRF demain L’ESRF aujourd’hui Objectif: Rallonger les lignes pour augmenter la focalisation et accroître la capacité en infrastructure. Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

19. Extension du Hall Expérimental: EX2 LOB Hall existant EXPH2 Hall nouveau Laboratoires, bureaux, ateliers nouveaux  Point critique: Stabilité de la dalle Dates clés: Avant projet sommaire: Février 2010 Avant projet détaillé: Mai 2010 Début travaux: Eté 2011 Durée des travaux: 1an Contraintes: Limiter la période d’arrêt et les perturbations de stabilité induites durant le chantier. Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

20. Contrat de Projets Etat-Région 2007-2013 GIE: Grands Instruments Européens Centre pour Collaborations Scientifiques Restaurant Nouvelle entrée Réception Budget total: 15M€ • Région Rhône-Alpes • Grenoble Alpes Métropole  • Ville de Grenoble Centre visiteurs 20 Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

21. Le “Polygone scientifique” en mouvement! ESRF Upgrade ILL/ESRF CPER ILL Upgrade GIANT (Grenoble Isère Alpes Nano Technologies) Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009