Radiation Cohérente de Smith-Purcell: Etude du profil longitudinal d’un paquet d’électrons Sacko Mariame , M1 physique de la matière et applications le 9 aout 2013

Sommaire Présentation du laboratoire et Introduction Sacko Mariame Présentation du laboratoire et Introduction Radiation Smith Purcell Simulation du profil Temporel d’un paquet d’électrons Partie Théorique: Détecteurs utilisés Etude de la sensibilité de détecteur Partie expérimentation: Conclusion

Sacko Mariame Présentation Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire, lal, à Orsay, dirigé par Achille Stocchi Activités : - physique des particules - cosmologie et astronomie - accélérateurs de particules Département accélérateurs dirigé par Alessandro Variola: - expérimentation et théorie - accélérateurs linéaires, circulaires, sources, injecteurs, diagnostics maintenir les compétences techniques. Groupe ETALON, diagnostics avancés, dirigé par Nicolas Delerue

Introduction Sacko Mariame Connaissance des caractéristiques d’un accélérateur: établir un outil diagnostics. Objectif: Concevoir un outil de diagnostic capable de donner en un seul tir la longueur et le profil longitudinal du paquet d'électrons. Appliquer aux accélérateurs laser/plasma ou lasers à électrons libres. Pourquoi la radiation SP: plus avantageuse par rapport à d'autres outils de diagnostic.

Un peu de Théorie Sacko Mariame Radiation de Smith Purcell est émise quand une particule chargée passe à proximité de la surface d’un réseau métallique périodisé. Découverte par Steve Smith et Edward Purcell en 1953.

Un peu de Théorie Origines : 1.Dipôle oscillant: Sacko Mariame Origines : 1.Dipôle oscillant: radiation émise par le dipôle oscillant constitué de l’électron et sa charge image à la surface du réseau métallique. 2. Ondes évanescentes: On peut modéliser le champ électrique de l’électron comme un ensemble d’ondes évanescentes qui seront diffractées et réfléchies.

Un peu de Théorie Sacko Mariame On peut montrer que l’intensité émise par unité d’angle solide s’écrit pour un électron: R² coefficient d'efficacité du réseau L longueur totale du réseau β vitesse relativiste n l’ordre du réseau, ici n=1 l le pas du réseau λe longueur d’intéraction l’angle d’observation distance paquet-réseau Pour un paquet d’électrons: Terme incohérent Terme cohérent La radiation SP possède 2 composantes: Seule le terme cohérent permet de reconstruire le profil (le module).

Un peu de théorie Sacko Mariame Reconstruction complète par la méthode de Kramers-Kroing KK: Les équations mathématiques de KK lient la partie réelle et la partie imaginaire d’une fonction analytique: on en déduit la phase. Intensité émise par un paquet lors de la radiation de SP: F est le facteur de forme du module de la transformée du profil. SP cohérente Le module La phase Distribution longitudinale:

Modélisation sous Matlab Sacko Mariame Utilisation d’une fonction gaussienne car la distribution des électrons est gaussienne. Une fonction gaussienne est définie par: μ σ µ moyenne du pic σ largeur à mi-hauteur (fwhm) Méthode: L’expression programmée dans matlab: commande gaussmf L’expression analytique ci-dessus

Modélisation sous Matlab Sacko Mariame Etude du déplacement selon µ: montrer vidéo Evolution dans l’espace réel: En rouge = gaussmf En noir = expression analytique Interférences Somme de 2 gaussiennes dans l’espace de Fourier: gaussmf en rouge et en noir expression analytique Oscillations dans les interférences Comparaison de 2 expressions différentes: Expression analytique

Modélisation sous Matlab Sacko Mariame Etude du déplacement selon σ: montrer la vidéo Espace réel: Expression analytique en rouge Espace de Fourier: Somme des 2 gaussiennes Interférences

Modélisation sous Matlab Sacko Mariame Etude du déplacement selon une augmentation d’amplitude: montrer la vidéo fixe Variante Espace réel Interférences Espace de Fourier: Somme des 2 gaussiennes Dans tous les cas Interférences

Echantillonnage Sacko Mariame L’échantillonnage permet de discrétiser le signal continue en un signal discret. Chaque échantillon correspond a un détecteur utilisé pour recevoir le rayonnement de SP.

Echantillonnage Sacko Mariame

Echantillonnage Sacko Mariame

Expérimentation: SOLEIL Sacko Mariame Installation des détecteurs sur le linac (accélérateur linéaire). But : tester les détecteurs afin de déterminer le meilleur pour l’étude. Détecteurs utilisés: Pyroélectrique et thermopile.

Expérimentation Sacko Mariame

Expérimentation Sacko Mariame Détecteurs utilisés: HPS AO3, HPS AO5, ELTEC 400, ELTEC 404 et une thermopile.

Conclusion •Simulation satisfaisante pour reproduire le profil. Sacko Mariame •Simulation satisfaisante pour reproduire le profil. •Améliorations à apporter pour créer un outil pour tir unique. •L'expérience à Soleil doit permettre de tester des améliorations et vérifier les théories. •Août 2013 : montage SPESO évoluera vers un robot 3D et un carrousel. •2014 : moniteur à train unique à Soleil. •2015 : moniteur de paquet unique sur accélérateur laser/plasma.

MERCI POUR VOTRE ATTENTION Sacko Mariame MERCI POUR VOTRE ATTENTION