CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF311 octobre Compression de paquets pour CTF3 A. Curtoni, R. Duperrier, A. Mosnier, W. Farabolini

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre CTF3 IN2P3/DAPNIA

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre CALIFES Chambre de préparation Canon RF compression accélération Sections LIL Arrêt -faisceau Déflecteur RF Solénoïde Triplet beam profile monitor (émittance, lg de paquets) Moniteurs (intensité, position) Déviateurs RF spectromètre Laser Compression RF (Concept d’Accélérateur Linéaire pour Faisceau d’Electrons Sonde) Spécs faisceau  x <20  m  p/p < 2% W ~ 200MeV  z < 225  m Une contrainte  réutilisation des sections LIL 1 section pour la compression (  z < 225  m) et 2 pour l’accélération Opération multipaquets (1-64) avec Q p =0.5 nC et F p =3GHz  I p = 1.5 A

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Compression RF (« velocity bunching ») Une longueur de paquet après compression dominée par la dispersion en énergie initiale plus la charge d’espace

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Re-calcul des champs électromagnétiques (1/2) n-1nn+1 Cellules couplées K n-1 V n-1 V n V n+1 YnYn Admittance résonateur Single cell resonanceLosscoupling factor (Superfish) L k n-1 L k n L k n+1 Circuit équivalent de la structure à iris = chaîne de résonateurs couplées

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Re-calcul des champs électromagnétiques (2/2) Excitation de la cellule (transitoire ou stationnaire) TW pour cellule n Harmoniques d’espace Décalage en phase La continuité du champ A n (z) entre 2 cellules est assuré par interpolation linéaire n-1nn+1 A n-1 A n A n+1 Structure à ondes progressives

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Calcul des harmoniques avec Superfish Ez on axis

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Configuration stationnaire 120° Enveloppe A n Avec harmoniques

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Transport mono-paquet avec BIM accélération compression accélération  z => 175  m  x (m) Faisceau en sortie (mono paquet)  x ~ 7  m  x < 1 mm  p/p ~ 1% W ~ 177 MeV LAL

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Calcul multipaquets (« beam-loading ») Déviations en énergie et phase :  E = 2.8 MeV;  =  30GHz !! « out-of-phase » beam-loading  déc. énergie + désaccord structure

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Compensation par désacord de la structure  F = MHz Déviation en énergie et phase :  E = 1.5 MeV  =   b =  T = 6° entre le premier et dernier paquet.

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Beam-loading avec accélération « on crest» 64 paquets Q b =0.5 nC F b =3 GHz  1.5 A Déviations en énergie et phase :  E = 8.87 MeV  = 3GHz  30GHz paquet 1 paquet 64  p/p ~ 10% !!

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Pourquoi une compression RF et non magnétique? accélération Sections LIL 15 MeV de moins N’apporte rien pour la longueur de l’installation Rayonnement Synchrotron Cohérent A « beam-loading » constant, le schéma magnétique donne des résultats bien moins bon que la compression RF: déviation de ~ GHz!!!

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Evaluation des champs de sillage longitudinaux Implémentation dans BIM d’un module de différences finies dans le domaine temporel Les calculs pour le canon (LAL) montrent: une dispersion en énergie par paquets de 2 ‰ une dispersion en énergie des paquets de 1 ‰ Pour les sections LIL: => en cours… (voir Roscoff’06) (courte portée et longue portée)

CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre Conclusions et perspectives Un cahier des charges qui sera remplit uniquement si l’on baisse la charge par paquet en augmentant le nombre de paquets (réutilisation des LILs). En cours: l’optimisation de la ligne diagnostics Effet des champs de sillages dans les LILs