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LE PROJET ARC-EN-CIEL

Les journées accélérateurs de ROSCOFF 10/10/05. LE PROJET ARC-EN-CIEL. G. Lambert, B. Carré, M. E. Couprie, D. Garzella, B. Gilquin, P. Monot, DSM/DRECAM/SPAM M. Desmons, M. Jablonka, F. Méot, A. Mosnier CEA/DAPNIA/SACM O. Chubar, A. Loulergue, L. Nahon SYNCHROTRON SOLEIL

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Presentation Transcript

  1. Les journées accélérateurs de ROSCOFF 10/10/05 LE PROJET ARC-EN-CIEL • G. Lambert, B. Carré, M. E. Couprie, D. Garzella, B. Gilquin, P. Monot, DSM/DRECAM/SPAM • M. Desmons, M. Jablonka, F. Méot, A. Mosnier CEA/DAPNIA/SACM • O. Chubar, A. Loulergue, L. Nahon SYNCHROTRON SOLEIL • J. R. Marquès Ecole Polytechnique LULI • J. M. Ortega LURE • A. Rousse LOA-ENSTA

  2. Motivations 1) Fournir à la communauté d’utilisateurs grâce à une nouvelle source basée sur accélérateur: -Grande accordabilité de l’UV au rayons X -Polarisation ajustable -Brillance importante -Rayonnement cohérent femtoseconde -Taux de répétition élevé 2) Tester la physique des LEL -Configuration HGHG injectée par des harmoniques d’ordre élevé produites dans les gaz -Schémas de mise en cascade d’onduleur 3) Faire des études pour accélérateurs supraconducteurs 4) Etudier les modes CW 5) Etablir une synergie entre les communautés accélérateur, LEL et laser

  3. Sommaire • Schémas des différentes phases d’ARC-EN-CIEL • Description d’ARC-EN-CIEL • Description d’ARC-EN-CIEL phase 1 • Conclusion sur les applications scientifiques

  4. ARC-EN-CIEL phase 1 ARC-EN-CIEL phase 2 Rayonnement HGHG Jusqu’à 0.6 nm Schéma HGHG Rayonnement HGHG Jusqu’à 15 nm Génération d’harmoniques dans les gaz Jusqu’à 9 nm Radiateur amplifiant la 3ème ou 5ème harmonique non linéaire (NHG) Section dispersive Arrêtoir de faisceau Radiateur Unduleurs cryomodules 220 MeV Cristal tripleur GHC THG Injecteurs

  5. ARC-EN-CIEL phase 3 120-10 nm -Récupération d’énergie -Augmentation d’énergie (2 GeV) Onduleur X Oscillateur LEL Rayonnement SynchrotronIR Onduleur VUV GHC onduleurs Diffusion Thomson Accélération Plasma Injecteurs Génération d’harmoniques dans les gaz

  6. Injecteurs Canon SC RF de Rossendorf Injecteur 2 Injecteur 1 Injecteur 2 bis impulsions RF par canon de TTF2 (Zeuthen) R&D: -Compensation d’émittance -Fonctionnement en mode CW -Fiabilité

  7. Caractéristiques d’ARC-EN-CIEL Technologie supraconductrice Tesla

  8. Source de lumière: configurationHGHG injectée 0.8 nm Polarisation ajustable Forte polarisation non linéaire induite sur les atomes de gaz

  9. Processus de génération d’harmoniques Suppositions: -électrons libres -niveaux continuum et fondamental HHG x WE=ex.Esinwt Ip Etat initial ωt~0 Ionisation par effet tunnel ωt~π/2 Oscillation dans le champs laser ωt~3π/2 Recombinaison radiative ωt~2π Modèle classique en trois étapes Phénomène cohérent et ultrarapide incluant la dynamique des électrons

  10. Caractéristiques des harmoniques produites dans les gaz Energie par impulsion limitée mais pouvant être augmentée avec plus d’énergie laser et une plus grande lentille de focalisation -Large domaine spectral Loi de coupure: Coupure 1) Cohérence totale 2) Accordabilité sur une grande plage spectrale (260nm-10nm) grâce aux harmoniques et au laser Ti: Sa 3) Ensemble compacte (3-4 m)

  11. Calculs 1D avec le code Perseo* E=1 GeV, courant crête 1kA, dispersion en énergie par tranche 0.04%. Puissance crête de l’injection: 10-1000 kW Brillance crête à 20 nm 2.5 1025 Phot/(s.mm2.mrad2.0.1%bandw). Comparaison entre les modes SASE et injection d’harmoniques dans les gaz. H1, H3, H5 correspondent aux première, troisième et cinquième harmoniques du rayonnement émis par le radiateur.Injection à 42 nm, 12.5 kW, pour E= 1 GeV. -Possibilité de faire rayonner le radiateur sur le fondamental, et sur la troisième harmonique -Puissance crête élevée -Jusqu’à 1 nm -Réduction des longueurs de saturation *Code de Luca Giannessi de l’ENEA Frascati

  12. Implantation d’ARC-EN-CIEL phase 1

  13. Simulations du faisceau d’électrons Compresseur en S-chicane Trafic 4 (CSR+ effets de charge 3D, R56=0.1m) module TTF (15MV/m) module TTF 2 m 12 m 24 m Canon

  14. Système laser

  15. Evolution des faisceaux IR et harmoniques 1

  16. Evolution des faisceaux IR et harmoniques 2 2*wo’1 = 2*wo2 2*wo’2 2*wo1 Faisceau IR Cellule ou jet de gaz MS1 MS2 Lentille IR E-beam focussing Modulateur

  17. Transport faisceau optique Puissances crêtes Ffcorr=0.1

  18. Calculs Perseo Injection par une impulsion laser de 10-1000 kW de puissance crête de 400 nm à 73 nm E=220 MeV, 800 A, 1.7 π mm.mrad, dispersion en énergie par tranche 0.15%, 200 fs. -Puissances crêtes > 1 MW pour un rayonnement jusqu’à 25 nm -Puissances crêtes > 10 kW pour un rayonnement jusqu’à 1 nm

  19. Applications Scientifiques Grande variété de source de lumière fs cohérentes à fortes brillance de l’IR au rayons X avec polarisation ajustable • -Femtochimie en phase gaz • Expérience pompe-sonde à deux couleurs • Physique du non linéaire dans l’XUV sur des atomes et des clusters • -Imagerie, microscopie, holographie de nanostructures • -etc……………….. FIN Merci pour votre attention

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