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Dans le cadre de Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics – Gamma Source (ELI-NP-GS) 1 14/10/2013Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz.

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1 Dans le cadre de Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics – Gamma Source (ELI-NP-GS) 1 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

2 En Roumanie, à Magurele : physique nucléaire basée sur les lasers à partir d’une source gamma intense, et de lasers haute puissance. En Roumanie, à Magurele : physique nucléaire basée sur les lasers à partir d’une source gamma intense, et de lasers haute puissance. En Hongrie, à Szeged : dynamique extrêmement rapide des électrons à l’ échelle des attosecondes + recherches sur les lasers ultra-intenses. En Hongrie, à Szeged : dynamique extrêmement rapide des électrons à l’ échelle des attosecondes + recherches sur les lasers ultra-intenses. En République Tchèque, à Prague : faisceaux énergétiques ultra-courts à partir d’ accélérateurs laser-plasma compacts. En République Tchèque, à Prague : faisceaux énergétiques ultra-courts à partir d’ accélérateurs laser-plasma compacts. Les 3 « piliers » d’ELI 2 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz ELI-Beamlines ELI-Attosecond ELI-NP

3 Source Gammas 2 Lasers 10PW ELI-NP 3 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

4 Principe de production des γ Diffusion Compton Collimation Sélection en énergie 4 θ (mrad) E γ (keV) E e = 50 MeV Laser gamma : E γ = f(θ) (scattered electron)  Electron E e ϕ ELEL λ = 1 μm λ = 0.5 μm 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

5 Applications des rayons quasi- monochromatiques X/γ 5 Applications basses energies: Médicale : radiographie & radiothérapie Muséologie Sciences des matériaux Cristallographie Applications de la fluorescence nucléaire Physique nucléaire Sureté nucléaire Gestion des déchets nucléaires E e > 1GeV γ > 100 MeV E e ~20-100MeV X ray ~10-100keV E e ~ MeV γ > 1MeV E γ,max (MeV) E e (MeV) Applications hautes énergies Polarimètre Compton  LEP mesure d’énergie Laser wire Collisionneur gg Source de positrons polarisés ELI-NP ThomX 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

6 Spécifications de la source γ pour ELI-NP Energies γ (E γ ) : 0.2 – 19.5 MeV Largeur spectrale (ΔE/E) : 0.5% Densité spectrale (flux) : 5000 γ/(s.eV) Polarisation linéaire : 95%  LINAC multi-bunch à 100Hz + circulateur optique 6 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

7 Design général de la source γ 2 points d’interactions : 1 lasers 200mJ (3.5ps) par point d’interaction LINAC hybride bandes S et C (~100 – 720 MeV) 7 E e ≈ 280 MeV E e ≈ 600 MeV 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

8 8 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

9 Système optique : circulateur Principe du circulateur Paramètres « libres » pour optimiser le flux de γ 2 miroirs paraboliques Pas d’aberrations Paires de miroirs à faces parallèles (MPS) à chaque passage Synchronisation indépendante passage par passage Changement de plan d’interaction à chaque passage  Angle d’incidence constant (pour une faible largeur spectrale) Angle d’incidence Puissance laser Waist (ω 0 ) au point d’interaction Nombre de passages 9 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

10 Design Design du circulateur Parallélisme des paires de miroirs à face parallèles ω 0 ↑ => flux ↓ flux ↓ ϕ ↑ => Nb passages ↑ => flux ↑  Optimisation 10 => 32 passages, φ = 7.54° Flux γ /(s.eV) Flux Flux relatif 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz Simulations effectuées sous Matlab et Code V

11 Alignement Action sur l’alignement Tilts de l’injection (M0) Tilts + déplacement d’un miroir parabolique (M2) => N° degrés de liberté = 7 11 Alignement global du système = superposition des 32 passages Algorithme d’alignement Distance moyenne au barycentre (µm) Flux relatif Tolérances (μrad, μm) Pré-alignement à 20 μrad,μm Système aligné 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

12 Synchronisation 12 Action sur la synchronisation Rotation des paires de miroirs à faces parallèles (MPS) Synchronisation des pulses laser avec les paquets d’électrons Flux relatif Δt (fs) Δt = 200 fs => 1% de pertes 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

13 Performances Gain total du circulateur par rapport à un simple passage (toute pertes comprises) ≈ Simulation réaliste de l’algorithme d’alignement  maximisation du flux Flux relatif 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

14 Conclusion Nouveau système optique développé en collaboration avec les entreprises ALSYOM et AMPLITUDE Performances requises atteignables Flux > 5000γ/(s.eV) Polarisation linéaire > 99% Largeur spectrale < 0.5% dépôt du dossier début Octobre  Attente de la réponse 14 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

15 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz 15

16 Système de synchronisation et d’alignement 16 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz

17 Polarisation 14/10/2013Journées Accélérateurs Kevin Dupraz 17


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