La Source SOLEIL : Performances et Nouveaux Développements Amor NADJI

1. La Source SOLEIL : Performances et Nouveaux Développements Amor NADJI Pour La Division Sources & Accélérateurs

2. CONTENU Plan • Opération • “Top-Up” • Stabilité de la position • Étapes pour monter à 500 mA • Nouveaux développements • Cette présentation est complémentaire • de celles que vous allez écouter sur • SOLEIL durant ces journées : • Éléments d'insertion à SOLEIL : description, mesures magnétiques et caractérisation sur faisceau. • F. Briquez • Réalisation d'onduleurs cryogéniques à l'ESRF et à SOLEIL. • C. Kitegi • Statut des systèmes de vide de l’anneau de stockage et des têtes de ligne du synchrotron SOLEIL. • N. Bechu • Système RF de SOLEIL : expérience opérationnelle. • N. Guillotin (poster) • Optimisation du modèle linéaire et non linéaire de l'anneau de stockage SOLEIL. • P. Brunelle

3. 20 Lignes de Lumière prennent du faisceau ouvert 12 lignes Insertions, 6 lignes Dipôles + 2 IR (Dipôles) 26 lignes sont programmées et financées. Possibilité de 38 lignes (21 IDs et 17 Dipôles).

4. Date de la 1ère prise de faisceau des 20 lignes

5. Opération (1) Disponibilité du faisceau pour les lignes: 93.8% en 2007 (2 640 heures délivrées) 95.7% en 2008 (3 882 heures délivrées) 95.7% en 2009 (3247 heures délivrées au 1er Oct.)

6. Opération (2) • En 2008: Le temps Moyen entre deux pannes (ou MTBF) était de 32 heures. La durée moyenne d’une panne était de 31 minutes. • En 2009 (jusqu’à 09/09):ces valeurs sont respectivement31 heureset38 minutes.

7. Opération (3)

8. Opération (4) 2008 2007 Machine Machine Lignes Lignes Répartition des Heures Faisceau 2009

9. Planning de l’Opération en 2009 4 416 heures faisceau Lignes + 168 heures pour les tests RP + 1 440 heures pour les tests Machine = 36 semaines de fonctionnement 4 900 heures en 2010 5 200 heures en 2011 5 500 heures en 2012

10. SOLEIL fonctionne en « Top-Up » depuis le 24 Mars 2009 300 mA en Top-Up • L’injection du faisceau est renouvelée à chaque fois que le courant total diminue en deçà d’une certaine limite. • Demandes des utilisateurs: DI/I < 1%.

11. « Top-Up »: Préparation Panneau d’injection et de surveillance • Analyse de différents scénarios :les électrons ne pourraient passer à travers la tête de ligne que si l’énergie était 5 fois plus grande que la nominale :impossible • Injection « interlockée »( câblé ) si différence de 2% entre les alimentations dipôles de LT2 et de l’Anneau. • L’injection n’est possible que s’il y a déjà du faisceau stocké et si I > 50 mA. (garantie que le guidage est correct) • La tête de ligne serait automatiquement fermée si la dose de rayonnement sur la ligne dépasserait 0.8 mSv en moins de 4 heures. Plusieurs paramètres sont archivés et des alarmes déclenchées si problème, pour réagir avant la prochaine réinjection.

12. SOLEIL fonctionne en « Top-Up» depuis le 24 Mars 2009 Mode Uniforme (90%): 300 mA en 4/4 Mode Hybride (6%): 4 groupes de ~100 paquets 290 mA en 3/4 + 8 mA dans un paquet seul au milieu du 1/4 vide. Mode 8 paquets(3.5%): 8 x 7.5 mA = 60 mA + Mode 1 paquet(0.5%): 10 mA dans un paquet

13. « Top-Up » en Mode Uniforme Efficacité d’injection • @300 mA: • Machine sans IDs: 20 h • Avec IDs: entre 14 h et 18 hselon la configuration des IDs. Une bouffée d’électrons toutes les 5 à 8 minutes. DI  2 mA (injection par 1/4 d’Anneau) DI/I < 1% @ 300 mA Durée de vie

14. 2009: 1 faisceau en mode Top-Up pendant125h Plantage PSS Ligne Cassiopee Courant stocké 125 h Tests RP DESIRS et METROLOGIE

15. « Top-Up »: Première Analyse • Toutes les lignes de lumière sont très satisfaites (y compris les lignes IR). • Gain en flux (ex. ~30%, ligne DESIRS) • Meilleure stabilité des miroirs et monochromateurs • Plus besoin de normaliser les données avec le courant • Résolution plus grande du fait d’une meilleure stabilité. Exemple: Étude de la magnétite sous pression (Ligne ODE) Données F. Baudelet 41GPa Mars 2009 : 300 mA avec Top-Up Feedback d’orbite rapide Juillet 2008 : 250mA 150mA Feedback d’orbite lent Signal  10-3(difficile) Signal disparaît à  30 GPa Signal 10-4 (résolution satisfaisante jusqu’à > 40 GPa), Bruit  qq 10-5 0GPa

16. « Top-Up »: Première Analyse Kicker pulse V-plane ~50 µm peak ~40 µm rms ==> 200% beam size • Au début du commissioning, lesperturbations de la position du faisceau stocké induites par les équipements pulsés de l’injection étaient de (1 mm en H et 0.2 mm en V, p-p) : amorties après 5 ms. • Avant l’installation, le champ de fuite du septum passif a été réduit à <2µT.m (10-5 du champ principal)  effetnon mesurable sur le faisceau. • Améliorations effectuées sur le septum actif  3% de sxet50%desz et sur l’identité des 4 kickers  20% de sx et 200% de sz • La tolérance de 10% semble possible en H mais un feedforward en V est sûrement nécessaire en employant un aimant pulsé. • Un “Trigger” est disponible sur chaque ligne de lumière pour inhiber la prise de données pendant le temps d’injection.

17. Stabilité de la Position • Recherche systématique des sources de bruit pour essayer de les éliminer: • Variation de la température dans le tunnel • Mouvement du pont roulant • Variation des gaps et phases des Insertions • Effet de la rampe en énergie des alimentations du Booster • Variation (et saut) de la lecture des BPMs avec le courant • Aimant à basculement rapide utilisé sur une ligne de lumière pour le dichroïsme • Mesure en ligne des vibrations avec des géophones situés à l’intérieur et à l’extérieur du tunnel. • La gamme de fréquence du bruit à corriger est très large. • Faire travailler ensemble, en les faisant interagir, un feedback lent (SOFB) et un feedback rapide (FOFB). • Travailler en mode “Top-Up. • Comparaison avec les mesures de position faites sur les lignes.

18. Effet de la variation de la température du tunnel Position du faisceau H en SDL1 6 mm 1°C Variation de la température

19. Effet du Pont Roulant et Bruit du Site Bruit du site en vertical sur une semaine 0.5 mm Variation de la position verticale lue sur un BPM de la machine suite à un mouvement du pont roulant. Sans aucun Feedback.

20. Secousse principale Mag 6.3 Réplique Mag 5.6 Réplique Mag 4.9 Réplique Mag 4.9 Réplique Mag 4.9 Relevés des Géophones lors du Séisme d’Aquila (Italie) du 6 avril 09

21. Comparaison BPM, XBPM, Détecteur 4 quadrants sur la ligne 6 5 4 Intensity ( a.u.) 3 2 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 : sourcesde bruit sur la ligne Beamline (V and H) XBPM (V and H) BPM (V and H) 0 Frequency ( in Hz) Par P. Dumas

22. Comparaison de bruits sur deux lignes IR SLS synchrotron frequency= 7.03 kHz SOLEIL SOLEIL synchrotron frequency = 4.3kHz SLS Ph. Lerch, P. Dumas, J.C. Denard, A. Nadji, L. Nadolski, L. Cassinari, J.M. Filhol To be published

23. Stratégie de la Correction avec deux Feedbacks • Pas de zone morte en fréquence. • Mais les deux feedbacks ne doivent pas se combattre. • Dans notre cas, les BPMs sont partagés mais pas les correcteurs : orbites résiduelles différentes, saturation des correcteurs du FOFB. :correcteur lent : correcteur rapide : BPM • Le SOFB corrige la différence entre l’orbite • actuelle et la golden ET l’orbite créée par • la partie continue des correcteursdu FOFB. • Le FOFB, travaillant simultanément, est • “déchargé” de façon automatique de la partie • continue de ses correcteurs et ne combat pas • la correction lente grâce à la mise à jour • périodique de son orbite de référence. • Interaction entre les deux Feedback lent et rapide pour une correction efficace continue sur la gamme DC à ~100 Hz.

24. Stabilité de la position du faisceau en mode “Top-Up” Stabilité de la position en V aux points sources sur 8h.

25. Stabilité de la position du faisceau en mode “Top-Up” Stabilité de la position en H aux points sources sur 8h.

26. Étapespour monter le courant à 500 mA • Installation du second cryomodule enMai 08Conditionnement des 2 cavités RFpossibilité d’aller au delà de 300 mA  400 mAatteint en Octobre 08 (première tentative). • Le contrôle radioprotection de la machine et de la plupart des Lignes de lumière (en mode Top-Up @400 mA) est fait.Il reste à valider 4 lignes et on peut passer à 400 mA (Top-Up) en « Run » utilisateurs. Possible dernier Run 2009. • L’efficacitéduFeedBack Transverse (FBT)a permis de maintenir les dimensions verticales correspondant au couplage de 1% alors que la machine est utilisée en mode uniforme. • Mars 09, on a atteint450 mAet validé la machine pour la radioprotection. • 500 mAobtenu avec de bonnes caractéristiques de faisceau mais nécessite d’être qualifié sur une longue durée Après la modification des « Tapers » des onduleurs sous-vide, on continue l’amélioration du FBT pour atteindre un fonctionnement fiable à 450 mA et anticiper la montée à 500 mA. Deux boucles indépendantes en H et en V. Nouveau « stripline » pour le FBT en H.

27. Étapespour monter le courant à 500 mA 450 mA

28. Nouveaux Développements (une sélection) installée, à tester x s PX2A z PX2B faisceau U24 U24 -2.25 mrad -2.25 mrad 4.5 mrad • 2 lignes distinctes à partir d’une seule section droite :  onduleurs « canted » (Proxima-2) Chicane (3 dipôles) pour séparer les deux lignes.

29. Nouveaux Développements (une sélection) 2 mini-bz pour accueillir deux onduleurs mini-gaps et une chicane pour séparer les deux lignes. (triplet de quadrupoles, installé, en cours de test) • 2 lignes distinctes + Double mini-bz dans une même section droite :  faisceau de photons nanométrique (Nanoscopium)

30. Nouveaux Développements (une sélection) • La méthode « Slicing » pour raccourcir la longueur des paquets à l’échelle de la 100 fs (FWHM). •  Lignes CRISTAL & TEMPO Le Projet « Slicing » laser U20 (radiator1: CRISTAL) In short straight section Modulator Medium straight section HU80 (radiator2: TEMPO) In medium straight section : Bending Magnet : Bending Magnet Séparation des électrons Séparation des photons Longueurs espérées