Super ACO La voie vers les machines de 3 ème Génération

1. Bât 209D Centre Universitaire - B.P. 34 - 91898 Orsay Cedex Super ACO La voie vers les machines de 3ème Génération

2. SOMMAIRE • Le rayonnement synchrotron dans le contexte de LURE • Caractéristiques principales de Super ACO • Quelques expériences remarquables en dynamique des faisceaux • Quelques innovations technologiques • Performances en routine pour les utilisateurs

3. LES INSTALLATIONS DU LURE • 1955 : Construction du LAL Physique des Hautes Energies: • Construction ACO 1965 • Construction DCI 1975 • 1972: Création du LURE • 1985: Installations dédiées au Rayonnement synchrotron • 1987 Super-ACO optimisée pour le RS • X mous VUV visible et IR • LELs: ACO en 83, Super-ACO en 87, CLIO en 91

4. LE RAYONNEMENT SYNCHROTRON La première génération de synchrotrons Forte émittance, utilisation des dipôles La deuxième génération: émittance réduite, mais peu de sections droites Onduleur Paquets d’électrons Rayonnement

5. LE RAYONNEMENT SYNCHROTRON La troisième génération • Grand nombre d’insertions, • Source de dimension très petite Facteur de qualité Brillance: flux émis divisé par la surface et le cône d’émission de la source

6. CARACTERISTIQUES PRINCIPALES Super-ACO est optimisé pour le rayonnement V UV ec = 0.67 keV (lc = 18.5 Å) Complémentaire de DCI, rayonnement X : ec = 3.7 keV (lc = 3.3 Å)

7. Double Bend Achromat QF Dipole QD FODO Triplet Achromat Chasman-Green Double Bend Achromat Triple Bend Achromat Double-Double Bend Achromat CHOIX DE LA MAILLE "Expanded Chasman-Green" • ex = 38 nm.rad • ex min / ex = 0.84 • SL (sections droites)/ Circonférence = 0.39 nx = 4.72 nz = 1.70 a = 1.48 10-2

8. Instabilités transverses internes au paquet (monopaquet fort courant) Impédance de la chambre à vide  couplage des modes « tête-queue » Mise en évidence du rôle de la chromaticité (première) DYNAMIQUE DE FAISCEAU: INSTABILITES • = 0  Iseuil = 30 mA  = 2.35 Iseuil > 150 mA • Pour  = 0, à faible courant, une seule • Fréquence betatron • Pour  = 2.35, à faible courant, des satellites apparaissent de chaque coté de la fréquence betatron . Les modes 0 et –1 qui se confondaient à 30 mA pour  = 0 restent toujours séparés et l’instabilité disparaît. Bon accord avec la théorie du couplage des modes   tête-queue  

9. Instabilités longitudinales multipaquets Impédance des modes supérieurs de la cavité Mise en évidence du rôle de la cavité harmonique: Amortissement de Landau DYNAMIQUE DE FAISCEAU: INSTABILITES • Cavité 100 MHz  24 modes couplés • (420 mA) • Double système RF 100 MHZ + 500 MHz (mode passif)  Parfaite stabilité Double système RF 100 MHZ + 500 MHz (mode passif) Déphasage approprié pente 0 pour la RF totale vue par le faisceau En routine optimisation de la phase pour avoir le meilleur compromis stabilité/durée de vie

10. 15 10 (kHz) s f 5 0 0 10 20 30 40 200 a1= 1.48 10-2 150 sL (ps) 100 50 a1= 3.6 10-3 Ipaquet (mA) 0 0 2 5 8 10 12 MACHINE QUASI-ISOCHRONE a1 / 100 avec a2 annulé à très faible courant Mesures de longueur à a1 / 4 La réduction de longueur n'est effective qu'à faible courant par paquet

11. 350 300 250 200 150 100 50 (ps) 1,0 0 b 80 100 0 20 40 60 s 0,8 a 0,6 Spectral analysis ( = - 0.015 ) a a = + 0.015 ) = 0.0148 Beam dimension variation ( 1 0,4 a a Spectral analysis ( = + 0.015 ) = - 0.0120 1 0,2 0,0 0 5 10 15 20 25 30 35 (mA) I b I (mA) a NEGATIF Pas d'instabilité Tête-Queue, Injection et Stockage SANS hexapôles L'allongement du paquet avec le courant est plus faible Mais la dispersion en énergie est plus grande sE/E (10-3) b

12. EMITTANCE MINIMALE THEORIQUE • Emittance la plus petite possible : 9.5 nm.rad • 10 nm.rad expérimentalement • Dimensions transverses plus faibles, brillance plus grande • Test comparatif avec les utilisateurs • Brillance x 2 • 400 mA dans 24 paquets • durée de vie 9h (comparable à celle de routine : a = 6.7 10-3 au lieu de 1.48 10-2 acceptance RF x 1.5) • Injection difficile • Pas de mise en opération (2 perturbateurs au lieu de 3) • Utilisation pour le L.E.L. avec a = 8 10-3

13. Point de fonctionnement b = 5 m a = 8.10-3 e = 12 nm.rad Principe du Laser à Electrons Libres Emission de rayonnement synchrotron dans l’onduleur stocké dans la cavité optique Interaction électrons-onde optique dans l’onduleur Amplification pourllaser~lr : effet laser Caractéristiques Spectrales: llaser= 300-630, largeur spectrale : 0.07-0.1 nm Temporelles :Largeur 10-30 ps, fréquence de répétition 8.33 MHz Echelle de la ms : continu ou pulsé Puissance moyenne extraite : 10-300 mW selon la transmission des miroirs

14. BPM correcteur 26 Hz 145 Hz Horizontal Vertical éléments matrice DSP DSP DSP DSP 68000 DSP DSP DSP DSP contrôleorbite DSP Feed-back de Position Fonctions de transfert en boucle fermée Première version : 1999 ; Version actuelle : ADSP2186 mémoire 8 ko implantation filtre correcteur numérique différence importante sur la bande passante entre plan H et V (courants de Foucault) • matrice répartie : 8 DSP • - entrée : les 16 BPM de la machine • sortie : 8 correcteurs dans chaque plan (bobines situées dans les Qpôles) • liaison série rapide (cycle : 60 µs)

15. VCO Q F Q D e+ f’ Q F Q D Fref + Retard D f 8.8.8.8 f’ = Fref - f M PLL Pilotage SuperACO Alim1 Alim2 mC Compt 104.Fref 5ms 1s RS232 ETERNET 1553 RS232 Feed-back de nombres d’ondes • Mesure automatique (PLL) des deux nombres d’ondes bêtatron Vz et Vx. • Précision et résolution de 1.10-4 • Temps de réponse 5 ms • Feed-Back lent (1 seconde) via le réseau de pilotage. Associé au feed-back de position, il rend ‘’transparent’’ les variations de champs des insertions pendant les runs utilisateurs. • Ce système a également permis de doubler la durée de vie des faisceaux 2 paquets.

16. L’EXPLOITATION DE SUPER ACO

17. FIABILITE

18. De LURE à SOLEIL • A partir de 1972 : le LURE est un outil de recherche collectif et indispensable à une communauté diversifiée ; mais aujourd’hui, ses accélérateurs ne sont plus compétitifs et sa fermeture est prévue en 2003. • 1989 : consciente de cet enjeu, une large communauté se mobilise autour du LURE pour élaborer le projet Soleil. • 2002 : SOLEIL capitalise les acquis du LURE, tant du point de vue technique que du point de vue des ressources humaines. 5 lignes de lumière vont être transférées du LURE à Soleil.

19. DCI Super ACO SOLEIL ACO