3/31/2017

Sommaire 1 – Présentation de la machine : Carte d’identité 3/31/2017 Sommaire 1 – Présentation de la machine : Carte d’identité Localisation Synoptique et design Vues réelles Installation des équipements 2 – Fonctionnement des sections spécifiques de REX : TRAP EBIS 3 – Les convertisseurs : Besoins Topologies En quelques chiffres 4 – Le future de REX Future de REX: Projet HIE

1 Carte d’identité Nom commun: 3/31/2017 Carte d’identité 1 Nom commun: REX-ISOLDE: Radioactive beam EXperiment à ISOLDE Collaboration entre plusieurs universités européenne de physique (Allemagne - France – Suède – Belgique – UK) et le CERN pour la mise à disposition des locaux Conception: Date de mise en service: Début de construction en 1998 11 expériences cette année Expériences pour les premiers faisceaux en 2001 But: REX-ISOLDE permet de : Regrouper les ions radioactifs issues des séparateurs d’ISOLDE (GPS ou HRS) Modifier la charge des ions (1+ q  n+ q) Accélérer les ions pour les expérimentations  ~700 radio-isotopes issues de 60 éléments différents

3/31/2017 Le Hall ISOLDE 1

Synoptique fonctionnel 3/31/2017 Synoptique fonctionnel 1 Coulomb barrière: force maximal entre 2 noyaux lorsque la distance est minimal, énergie à laquelle la structure ordonnée des noyaux se disloque noyaux à ‘halo’: Phénomène portant sur les noyaux situés au bord du groupement où les orbites des électrons ne sont plus ordonnés en couche et forment un nuage flou autour du noyau Regroupement et augmentation de la charge des faisceaux d’ions radioactifs en combinant TRAP et EBIS afin d’obtenir des faisceaux plus lourds (n+ q) Accélération des isotopes radioactifs à des énergies proches de la barrière de Coulomb Investigations sur les noyaux avec phénomène à ‘halo’

3/31/2017 Design de la machine 1

Triage - Regroupement et Séparation des ions 3/31/2017 Triage - Regroupement et Séparation des ions 1 EBIS Beam Transfert Séparateurs TRAP

Vue réelle des parties LINAC et cible 3/31/2017 Vue réelle des parties LINAC et cible 1

Installation des équipements : REX-TRAP 3/31/2017 Installation des équipements : REX-TRAP 1

Installation des équipements : REX-TRAP 3/31/2017 Installation des équipements : REX-TRAP 1

Installation des équipements : Beam Transport 3/31/2017 Installation des équipements : Beam Transport 1

Installation des équipements : REX-EBIS 3/31/2017 Installation des équipements : REX-EBIS 1

Installation des équipements : REX-EBIS 3/31/2017 Installation des équipements : REX-EBIS 1

Installation des équipements : REX-EBIS 3/31/2017 Installation des équipements : REX-EBIS 1

Installation des équipements : REX-EBIS 3/31/2017 Installation des équipements : REX-EBIS 1

Installation des équipements : Les séparateurs de masse 3/31/2017 Installation des équipements : Les séparateurs de masse 1

Installation des équipements : Le linac 3/31/2017 Installation des équipements : Le linac 1

2 Principe de triage et de regroupement des ions par REX-TRAP B=3Tesla 3/31/2017 Principe de triage et de regroupement des ions par REX-TRAP 2 B=3Tesla 1,3m trap cylinders B beam in U Potential Trapping & Cooling phase (20ms) Ejection phase Buffer gaz 100k to 20Mhz

Modification de la charge des ions par REX-EBIS 3/31/2017 Modification de la charge des ions par REX-EBIS 2 electron repeller Solenoid 3T Électrode barrage Canon a électron Collecteur Drift tubes Anode U(z) Buffer Gaz Z Injection Ejection

Besoins en convertiseurs 3/31/2017 Besoins en convertiseurs 3 2 groupes de charge: Éléments électrostatiques (électrodes, steerers, quadripôles, séparateur …) Éléments magnétiques (triplets, streerers, bender, séparateur…) 2 modes de fonctionnement: Régime continue pour la majorité des charges Régime programmé pour certaines parties de TRAP et d’EBIS (système d’injection + éjection) 3 familles de convertisseur : Utilisation en régime continu avec régulation en tension (2kV à 60kV) Utilisation en régime programmé avec régulation en tension (200V-1µs à 60kV-1ms) Utilisation en régime continu avec régulation en courant (2A à 350A)

Topologies des convertisseurs 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Convertisseur HEINZINGER 24VDC 0-6kV Ioutmax = 1mA Commutation en basse tension (Bipolaire, MOS ou IGBT) + transformateur élévateur + multiplieur de tension à diodes

Topologies des convertisseurs 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Amplificateur TREK pour électrode (230Vac -/+500V Bw = 4kHZ Ioutmax = 20mA) Commutation en basse tension (Bipolaire, MOS ou IGBT) + transformateur élévateur + transistor(s) MOS ou IGBT en série montés en étage Push-Pull

Topologies des convertisseurs 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Convertisseur TREK pour lentille focalisante sur EBIS (0-20kV Bw=10kHz Ioutmax = 20mA) Commutation en basse tension (Bipolaire, MOS ou IGBT) + transformateur élévateur + multiplieur à diodes + transistor(s) MOS ou IGBT en série montés en étage Push-Pull

Topologies des convertisseurs 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Convertisseur FUG pour plate forme EBIS (0-60kV Fmax=450Hz Ioutmax = 100mA for 1.1ms) Commutation en basse tension avec MOS + transformateur élévateur + multiplieur à diodes + transistors MOS montés série en étage Push-Pull

Transformateur + redresseur + transistors bipolaires en // 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Convertisseur DANFYSIK 858 pour quadrupole magnétique (400Vac Imax= 200A Vmax = 20V) Transformateur + redresseur + transistors bipolaires en //

Topologies des convertisseurs 3/31/2017 Topologies des convertisseurs 3 Convertisseur BRUKER pour Bender magnétique du linac (400Vac Imax= 350A Vmax = 65V) Autotransformateur motorisé + redresseur + transistors bipolaires en //

Réduction possible à 26 types de convertisseurs 3/31/2017 Les convertisseurs en quelques chiffres 3 146 éléments au total sur la machine Les spares : - 35% du parc en 2004 - 81% du parc en 2005 - 95% prévu pour 2006 34 types de convertisseurs différents : 3 fabrications universitaire représentant 12 convertisseurs (développement + réalisation) 11 fabricants industrielles représentant 100 convertisseurs (Danfysik, Heinzinger, Fug, Delta… ) 2 fabrications CERN représentant 34 convertisseurs (ISOLDE) Réduction possible à 26 types de convertisseurs Les fabrications Universitaire seront a court terme supprimé: problème de design très peu compatible avec les autres convertisseur de rex Sont facilement remplaçable par d’autre modèles AB/PO Les 2 fabrication CERN sont les DC24-3500 et les Ten Channel utiliser sur Isolde

4 Présent et futur de REX AB-PO : AB-CO : Projet HIE-ISOLDE : 3/31/2017 Présent et futur de REX 4 AB-PO : Amélioration de la fiabilité des convertisseurs Mises en oeuvre de solutions en cas de défaillance matérielle Procédures, notes d’exploitation… Consolidations possible AB-CO : Automates Wago remplacés par automates Siemens pour le Linac (3 derniers slides) Remplacement à terme des FEC Projet HIE-ISOLDE : Déplacement de la cible MINIBALL dans le nouveau hall Premier passage de 3.3 MeV/u à 5.4 MeV/u (ajouts et modifications RF) Second passage de 5.1MeV/u à 10MeV/u (ajouts et modifications RF) Amélioration de l’efficacité de TRAP (cooling RF…) Injection continue dans EBIS (10µs  100ms), couplage possible avec ECRIS Installation d’un spectromètre à la fin du Linac A long terme, PLC Siemens sur toute la machine

4 Présent et futur de REX 3/31/2017 A long terme, PLC Siemens sur toute la machine

4 Présent et futur de REX 3/31/2017 A long terme, PLC Siemens sur toute la machine

4 Présent et futur de REX 3/31/2017 A long terme, PLC Siemens sur toute la machine