Les moniteurs de profile transverse de ThomX Nicolas Delerue, Viacheslav Kubytskyi - LAL Marie Labat, Nicolas Hubert - SOLEIL

Sommaire Présentation générale du sous-système et de son fonctionnement Etat d'avancement: Transfert des responsabilités LAL => SOLEIL (si applicable) Équipements manquants Équipements pas encore testés Équipements pas encore testé avec le CC (si applicable) Progrès de l'assemblage des composants (si applicable), intervention entreprise extérieure nécessaire (si applicable) Planning d'installation dans l'igloo (identification des étapes pour l'installation, durée, et date d'installation si celle-ci est définie, dépendance avec d'autres sous- systèmes) Liste des tests de validation sur site. Liste des tests de validation sur site avec le CC (si applicable).

Principe physique Lorsque le faisceau passe dans un écran, il y a modification du milieu et donc émission de rayonnement électromagnétique. Le rayonnement visible est appelé OTR (Optical Transition Radiation). De l’énergie est aussi déposée => émission de photons dans un matériel adapté (écrans phosphorescents; Yag:Ce sur ThomX). L’émission OTR est plus faible que l’émission phosphorescente. https://www.researchgate.net/figure/The-setup-of-the-YAG-Ce-scintillator-at-the-rare-isotope-ReAccelerator-After-the-beam_fig10_258309840

Photons émis OTR = Optical Transition Radiation Cas particulier de l’émission de rayonnement de transition dans le domaine visible (optique – 400nm – 800nm). Emission provoquée lors de la traversée d’un changement de milieu par une particule chargée. Emission dans le visible de l’ordre de 1% du nombre d’électrons. Emission isotropique dans le référentiel de la particule => fortement concentrée dans un cône en 1/gamma dans le référentiel du laboratoire.

Photons émis (YAG:Ce) 30 10^3 photons/MeV d’énergie déposée. Effet de fleurissement lié à l’épaisseru du cristal Epaisseur des écrans 0.2mm Densité YAG:Ce : 4.57 g/cm3 Minimum d’ionisation: 2 MeVx cm2/g soit ici: 9.2MeV/cm Énergie déposée par électron: 0.46MeV/e- Lumière par électron: 13 10^3 photon/e- Emission sur 4 pi YAG:Ce saturates at 3.7 10^14 photons/mm2 https://www.researchgate.net/figure/The-setup-of-the-YAG-Ce-scintillator-at-the-rare-isotope-ReAccelerator-After-the-beam_fig10_258309840

Ordres de grandeur OTR: Yag:Ce: ~1 photon émis pour 100 électrons. ~10^8 photons pour 100pC Rayonnement directionnel dans un cône de 1/gamma (~10 mrad à ThomX). Yag:Ce: Lumière par électron: 13 10^3 photon/e- ~5 10^12 photons pour 100pC Nettement sous le seuil de saturation Emissions sur 4 pi

Objectif optique Longueur focal 75mm Ouverture ~f/2.8 Diamètre: 35mm À 300mm de la source: 9 mrad (difficile de trouver un objectif incluant tout le cône optique). Efficacité de collection à 100pC: YAG: 8 10^10 OTR: 8 10^6

Caméra de détection Basler Scout sc640-70gm Efficacité quantique: 46% Efficacité de détection à 100pC: YAG: 3 10^10 OTR: 2 10^6 Photons par pixel (tâche de 1mm): YAG: 4 10^6 => saturation des pixels OTR: 1.4 10^3 Field of view 20mm/500pixels =>40um de resolution

Filtre optique YAG:Ce et OTR ont des spectres très différents. Un filtre optique passe-haut (en longueur d’onde) permet de réduire très fortement le flux YAG:Ce avec une réduction plus faible du flux OTR. Un filtre passe-haut à 700nm coupe 99.95% du flux YAG:Ce mais seulement 30% du flux OTR. Photons par pixel (tâche de 1mm, 100pC): YAG: 6.9 10^3 OTR: 4.3 10^2 Nous sommes maintenant sous la limite de saturation. Rappel: quand cela est possible, il faut utiilser l’OTR qui est plus précis.

Diagnostic stations Location Purpose: Principle: 5 Stations on Linac and transfer lines Purpose: Beam size, emittance and energy measurement Principle: Screen translation stage Calibration plate YAG (Ce): 25 mm diameter, 100 µm thick OTR : 25 mm diameter, 100 µm aluminised silicon wafer Sapphire screen (station 2 @ end of Linac) View port: Fused Silica DN 60 CF Imaging system Gigabit Ethernet trigged CCD Design Screens are delivered All translation stage are ready and installed Screen translation stage

Diagnostic stations Transverse size measurement Emittance measurement Using Quadrupole scan method Measure beam size vs Qpole strength Required resolution: 10 pixels/sigma Devices: 1 quadrupole + screen + CCD Location: @ Diag stations 1, 2 and 3 Energy measurement: Passing through dipole magnet  dispersion <x>  E = energy dx  dE = energy spread Device: Dipole + screen + CCD @ middle of transfer line (Diag Station 3) @ dump 2 (Diag station 5)

Etat d'avancement: calendrier Disponibilité des stations: En attente de pouvoir tester la lecture des caméra sur un PC portable Normalement les moteurs ont déjà été testés (mais pas validé par DG). Tests CC: > 1 mois après disponibilité PC test Système complètement disponible: > 2 mois après disponibilité PC test Interfaces graphiques: > 1 mois après disponibilité PC test Disponibilité de la caméra à balayage: Déjà testée, pas inclue dans le CC Besoin d’un PC Tango pour recevoir les informations sur le faisceau

Etat d'avancement (1/2) Transfert des responsabilités LAL => SOLEIL 90% effectué (installation et transfert informations sur SCA et MRSV en cours). Équipements manquants Quelques petits composants optiques à commander quand les caméras auront été testés sur site. Équipements pas encore testés Aucun Équipements pas encore testé avec le CC (si applicable) Tous les équipements pilotés sont passés par le CC, mais des tests de validation par DG restent à faire sur les caméras. Progrès de l'assemblage des composants (si applicable), intervention entreprise extérieure nécessaire (si applicable) Assemblage des composants principaux terminé Reste 2 caméras à installer (une chez le CC et l’autre chez DG) Pas d’entreprises extérieures.

Etat d'avancement (2/2) Planning d'installation dans l'igloo (identification des étapes pour l'installation, durée, et date d'installation si celle-ci est définie, dépendance avec d'autres sous-systèmes) Les gros appareils sont déjà installés. Dépendances: Câblage et CC. Liste des tests de validation sur site. Toutes les caméras sont à tester et calibrer (5 jours à définir) Liste des tests de validation en faisceau Prévoir 0,5 jour de faisceau/station pour la mise en service des stations. Liste des tests de validation sur site avec le CC (si applicable). Date des tests CC à prévoir (février?) Interfaces graphiques: Reste à faire quand nous pourrons avoir une plateforme de test des caméras.

Maintenance et pannes possibles Vérification occasionnelle de la calibration de la caméra Pannes possibles: Moteur pas à pas et sa chaîne de contrôle => dans ce cas débrayage manuel. Camera: panne à cause de l’irradiation/ trop de pixels morts. => Changement de la caméra et vérification hors ligne.