La mesure de charge à PHIL

1. La mesure de charge à PHIL Vincent Chaumat (Stéphane Letourneur) Pierre Lepercq pour l’équipe Phil Journée PHIL le 30 janvier 2013

2. Sommaire 1/Les emplacements de mesure de charge sur Phil 2/Les différents systèmes et leurs électroniques 3/Résultats et comparaisons 4/Conclusion • Journée PHIL le 30 janvier 2013

3. 1/Les emplacements de mesure de la charge Schéma de Phil sans les espaces dédiés aux utilisateurs CF1 ICT2 ICT1 CF2 Un troisième ICT et une coupe de Faraday « volante » sont disponible pour être utilisé directement derrière les expériences des utilisateurs Phil dispose de deux types de mesure de la charge: 3*ICT: IntegratedCurrent Transformer CF : Coupe de Faraday+1coupe « volante » • Journée PHIL le 30 janvier 2013

4. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2a.1/Les ICT: sur la machine Connecteur de sortie L’ICT1 (sortie canon) Bobine e- Céramique d’isolement Il s’agit donc d’un « transformateur » C’est donc une mesure non-destructrice pour le faisceau • Journée PHIL le 30 janvier 2013

5. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2a.2/l’électronique associée de la bobine: BCM BCM Beam Charge Monitor ICT+BCM : bobine 5keuros+électronique 10keuros=15kEuros Le BCM est auto-calibré par une référence interne • Journée PHIL le 30 janvier 2013

6. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2a.3/L’ICT: type de signaux Courant d’obscurité et photo-courant ICT2 (gain =26dB) Output-view Photo-courant 20ns/div 10mV/div ~30pC Signal de sortie traitée Timing view ICT2 Timing ICT Exemple de signal de sortie ICT Mesures ICT traité par BCM : Courant d’obscurité = 0,061/2 = 0,030nC Courant d’obscurité + photo-courant = 0,134/2 = 0,067nC Photo-courant = 67-30= 37pC • Journée PHIL le 30 janvier 2013

7. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge • 2a.4/Le BCM: le Lal a développé un électronique remplaçant le système Bergoz (BCM) L’électronique Lal a été calibrée en labo (hors faisceau) en simulant le signal ICT par un générateur rapide (impulsion d’amplitude variable 1pC à 1nC) La réponse du système est de 100pC/V. Ensuite les deux électroniques ont été testées avec faisceau Pour cet étalonnage, le signal issu d’un ICT est envoyé simultanément aux deux électroniques. Les réponses sont linéaires et cohérentes et montrent que l’électronique Lal a une réponse de 86pC/V. • Journée PHIL le 30 janvier 2013

8. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2b.1/La coupe de faraday: Exemple de la coupe de Faraday de fin de voie directe La coupe de faraday collecte les électrons et fournit un courant proportionnel à la charge. Elle peut être utilisée avec ou sans électronique. • Journée PHIL le 30 janvier 2013

9. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2b.2/La coupe de Faraday « volante »:

10. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge 2b.3/la coupe de Faraday: Exemple de signal issu de la coupe de la voie déviée. C’est l’aire de ce signal qui est égale à la charge du faisceau à l’efficacité de collection du faisceau près (négligeable pour La gamme d’énergie de Phil: pas d’électrons secondaires). Journée PHIL le 30 janvier 2013

11. 2/Les différents systèmes de mesure de la charge • 2b.4/les coupes de Faraday: lois de conversion de l’électronique dédiée • Journée PHIL le 30 janvier 2013

12. 3/Résultats et comparaison Scan Charge-Phase mesuré en même temps sur la coupe de Faraday et par l’iCT2. L’écart de 20% est du au transport du faisceau entre les deux systèmes, il est Constant sur toute la gamme de phase. • Journée PHIL le 30 janvier 2013

13. 3/Résultats et comparaison La charge est détectée par tous les systèmes de la voie directe: Qict1=80pC Qict2=80pC Qict3=59pC (mesuré dans l’air avant l’expérience de fluorescence JEM EUZO) Qcf1=33pC (mesuré dans l’air après l’expérience de fluorescence JEM EUZO) • Journée PHIL le 30 janvier 2013

14. 3/Résultats et comparaison Durée en heure

15. 4/Conclusion Différents systèmes de mesure de la charge sont implantés à Phil, trois sont fixes et deux sont maintenant disponibles pour « entourer » une expérience. Le système Bergoz reste pour nous la référence de mesure de charge. Ces différents systèmes ont montré une grande fiabilité de mesure, une résolution de l’ordre de quelques pC et une bonne cohérence entre eux. Phil a permis au Lal de développer en interne une expertise en matière de mesure de charge du faisceau (étude et réalisation de cartes électroniques rapides et faible bruit). • Journée PHIL le 30 janvier 2013