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JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Les accélérateurs de SOLEIL Un Anneau de Stockage 2,75 GeV, 354 m => délivrant du faisceau à 43 lignes de.

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1 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Les accélérateurs de SOLEIL Un Anneau de Stockage 2,75 GeV, 354 m => délivrant du faisceau à 43 lignes de lumière possible : 22 sur aimants de courbure 21 sur insertions

2 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Un Linac construit par THALES: 100 MeV, 16,5 m, 3 Hz, 8 nC Les accélérateurs de SOLEIL Avec 2 sections accélératrices récupérées du LIL/CERN, construites il y a ~20 ans par le LAL !

3 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Un Booster synchrotron 100 MeV => 2,75 GeV, 157 m, 3 Hz, Les accélérateurs de SOLEIL

4 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Storage Ring parametersEnergy 2.75 GeV Circumference 354 m Number and length of straight sections 4 x 12 m 4 x 12 m 12 x 7 m 8 x 3.6 m 8 x 3.6 m Horizontal emittance Vertical emittance m.rad m.rad Energy spread Multibunch mode Lifetime 500 mA 18 h 8 bunch ( 30 ps every 148 ns ) Lifetime ( 10% coupling ) 90 mA 18 h

5 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Storage Ring Optical functions One of the 4 super-periods 24 Straight sections: 4 Long: 12 m 12 Medium: 7 m 8 Short: 3.6 m

6 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Sizes and divergences at Source points

7 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Excellentes Performances de la Machine SOLEIL Commissioning réalisé en un temps record : 1 ers photons envoyés sur une ligne après 6 semaines de tests 300 mA atteints après seulement 8 semaines de test faisceau Excellente qualité des aimants et de leur alignement Orbite naturelle de faible amplitude Très faible couplage naturel (< 0.3% sans correction) Peu damplification des vibrations par les supports daimants Bonne stabilité naturelle de position Beaucoup dinnovations technologiques: Cavités RF supra spécifique SOLEIL Amplis RF de forte puissance à transistors Utilisation prédominante de chambres à vide avec dépôt NEG Onduleurs innovants (HU640, HU256, WSV50, EMPHU,..) Système de contrôle TANGO …

8 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Dedicated superconducting RF cavities Ce 1 er cryomodule seul permet un fonctionnement jusquà 300 mA. Un 2 nd cryomodule en construction (ACCEL) nécessaire pour atteindre 500 mA (2008)

9 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Storage Ring RF plant 4 x 190 kW power amplifiers MHz Gain = 52 dB Overall Efficiency (PS,..) ~50% Unique in the world

10 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Measured Closed Orbits with all the correctors OFF. H rms=3.1mm max=6.40mm V rms=0.41mm max=1.44mm (BPM offsets included after BBA) => Excellent alignement des aimants. ~Inchangé un an plus tard.

11 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 H rms = 42 m max = 156 m rms HCOR=1A V rms = 58 m max = 185 m rms VCOR=0.4A Measured Closed Orbits with Correction 56 correctors in each plane and 120 BPMs.

12 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Stabilité de position aux points sources Stabilité sur 8 heures de lordre de quelques m.

13 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Fluctuations rapides de position (sans fast orbit feedback) Amplitude intégrée entre 0 et 200 Hz < 3 microns !

14 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 x = 3.9 ± 0.25 nm.rad (design 2.75 GeV) z = ± nm.rad Coupling 0.3 % without correction => Excellent magnet alignment Beam emittance measurements CCD Optique visible à grandissement 2.6 Résolution 51 pl/mm convertisseur X Visible H : 25 µm V : 10 µm Fente (« Pinhole ») Point source : Dipôle n°2 cellule 2 Optique X à grandissement 1.3 Pinhole camera inside the tunnel

15 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 The NEG coated vacuum vessels of a cell (in yellow) Together with the Straight Sections chambers, ~200 m of NEG coated Al chamber (56% of the ring) SOLEIL = first SR Machine with extensive use of NEG coated AL vessels Storage Ring Vacuum system Vacuum system for one typical cell

16 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Vacuum conditioning The conditioning of the vacuum vessels is progressing well. Further improvements with regular activation of TiS pumps

17 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Electromagnet Helical Undulator HU640 DanFysikHU640Period 640 mm Nbr of Periods 14 Length 10.0 m Type Electro- magnetic Min. gap (mm) 19 Polarisation Circ./Lin. adjustable BxmaxBzmax 0.09 T 0.11 T Photon Energy 5 – 40 eV DESIRS

18 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Electromagnet Helical Undulator HU256 BINP/SOLEIL 3 x HU256 Period 256 mm Nbr of Periods 12 Length 3.6 m Type Electro- magnetic Minimum gap (mm) 15 (V) 50 (H) Polarisation Circ./Lin. H et V BxmaxBzmax T T Photon Energy 10 – 1000 eV CASSIOPEE, PLEIADES, ANTARES

19 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Machine opération Courant de fonctionnement augmenté progressivement : 50 mA début 2007 => 250 mA en mars 2008

20 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Machine opération

21 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril lignes de lumière prennent du faisceau 7 lignes de lumière accueillent des utilisateurs externes 12 lignes de lumière supplémentaires sont en construction

22 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Machine operation Disponibilité temps faisceau assez bon : 93.8% en 2007 (2640 heures de faisceau délivrées sur 2813 heures programmées).

23 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril mains fluctuations (9 due to storms) Machine operation

24 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril heures de faisceau continu Session Lignes Session Machine Best week !

25 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Objectifs 2008 Nouveau modes de fonctionnement : 500mA (avec 2nd cryomodule) injection continue Top-Up Opération avec 1 et 8 paquets Améliorer la stabilité de position du faisceau : Compensation effets des Insertions Installation des X-BPMs dans les têtes de ligne Mise en service du Fast Orbit FeedBack Construire, shimmer et installer de nouvelles Insertions Construire, shimmer et installer de nouvelles Insertions Installer de nouvelles têtes de ligne Installer de nouvelles têtes de ligne Délivrer 4000 heures de faisceau aux lignes (+1500 h machine soit au total 230 jours de fonctionnement)

26 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Organisation

27 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Magnétisme conception aimants et insertions (électro-aimants et aimants permanents conception aimants pulsés rapides (kickers, septum,..) Mesures magnétiques : Labo français le mieux équipé pour mesures daimants Calcul magnetostatique 3D (Tosca, Radia) Calcul rayonnement (SRW) Compétences Dynamique de faisceau Machines circulaires Linac Optique Linéaire et non linéaire Instabilités et impédances Laser à électrons libres Radio-Fréquence Ampli de forte puissance à transistors Low level RF Cavités supraconductrices

28 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Compétences Contrôle commande Hardware (PC et CPCI) Software : TANGO Réseaux Electronique de puissance Alimentations continues de 100 W à 100 kW Alimentations pulsées lentes (3 Hz) Alimentations pulsées rapides (quelques sec) Modulateurs de klystron (3 Ghz) Electronique analogique digitale (FPGA, microcontrôleur) feedbacks rapides (position, transverse, RF) synchronisation (ps) dacquisition automatisme contrôle de motorisation …

29 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Ultra-Vide Dimensionnement pompage Nettoyage Etuvage Banc de dépôt NEG Mesures et automatisme Compétences Diagnostiques de faisceau Mesures démittance Mesures de position (e - et X) Imagerie visible et X Mesures dintensité Mesures de longueurs de paquets (streak camera) Radioprotection Calculs blindage Mesures rayonnement et activation Dosimétrie Systèmes interlockés (PSS)

30 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Compétences Et aussi Alignement Calculs thermo mécanique 3D Mesures de vibrations Cryogénie Fonctionnement continu … En fait tout ce quil faut pour : construire et exploiter les accélérateurs de SOLEIL

31 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Conclusions La phase de construction nest pas encore totalement achevée Cependant une réflexion sur un plan moyen terme vient dêtre lancée par le dG Dans ce cadre, SOLEIL pourra être amené à lancer de nouveaux développements. Exploiter et maintenir SOLEIL au meilleur niveau de performances nécessite de conserver toutes les ressources et les compétences existantes Cest dans ce contexte que SOLEIL pourrait bénéficier dune synergie avec les équipes et les compétences complémentaires du LAL

32 JM FILHOL Rencontre LAL-SOLEIL 17 avril 2008 Contacts Dynamique faisceau=> Amor NADJI Effets Collectifs=> Ryutaro NAGAOKA Magnétisme/LEL=> Marie-Emmanuelle COUPRIE RF/LINAC=> Patrick MARCHAND Alimentations et EP=> Pierre LEBASQUE Diagnostiques=> Jean-Claude DENARD Ultra-Vide=> Christian HERBEAUX Radioprotection=> Jean-Baptiste PRUVOST Autres,..=> Jean-Marc FILHOL


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