Technologie pour les accélérateurs De quoi est composé un accélérateur linéaire? Que peut faire le LAL InjecteurDiagnosticsEléments magnétiques Sections.

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1 Technologie pour les accélérateurs De quoi est composé un accélérateur linéaire? Que peut faire le LAL InjecteurDiagnosticsEléments magnétiques Sections accélératrices Oui (thermionique, RF) Oui/Non Oui Ce qui implique: -Mécanique -Vide -code de calculs (dynamique faisceau, modélisation HF et magnétique) -électronique -contrôle commande Actuellement et pour les années à venir: Photo-injecteurs Coupleurs

2 LES PHOTO-INJECTEURS Rappel historique: 1.CANDELA, seule et unique R&D sur les photo-injecteurs au LAL 1990-abandonné en 1999.1,5 cellules, emittance < 10  mmmrad pour Q < 1 nC 2.ELYSE, en fonctionnement depuis 2002 dédié à la chimie (LCP), Impératif: faible signal/bruit 3.ALPHAX, construit et livré à l’université de Strathclyde en Ecosse en 2005 destiné à produire des paquets faible charge, faible emittance pour des expériences d’accélération laser-plasma et production de lumière SASE. 4.PHIN, 2 canons identiques, un pour CTF3 au CERN, l’autre pour des études machines dans la salle NEPAL, production de fortes charges, en construction livraison prévue fin de l’année 5. Canon sonde, pour le linac sonde de CTF3, pas de cahier des charges sévère en constuction, livraison prévue en 2007.

3 Photo-injecteur: rappel de principe HF Photo-cathodelaser e-e- Photo-cathodes: métalliques ou CsTe ou autre? Forme des cavités&iris: droits, inclinés, arrrondis, elliptiques? Coupleurs: antenne, trous, couplage sur l’axe? Laser: longueur d’onde, forme longitudinale et transverse de l’impulsion? Cuivre ou Niobium? Compromis à déterminer en fonction de l’application

4 Spécialité du LAL: le canon 3 GHz! Elyse: 1,5 cellule, Q > 7.5 nC FWHM t = 6 ps 1 seul paquet à 10 Hz Forme simple des cavités E max < 70 MV/m Photo-cathode: CsTe Utilisateurs chimistes satisfaits Alpha X: 2,5 cellules, Ef = 6.3 MeV, Q < 100 pC Photo-cathode amovible en Cu FWHM t < 1 ps Optimisé faible émittance, but:  1  mmmrad Iris elliptiques, pas de plongeurs Couplage symétrique coaxial Utilisateur: laser à électrons libres SASE

5 Canons pour CTF3 PHIN, 2,5 cellules Q = 2.33 nC, 2332 paquets Très Forte charge extraite But: drive beam linac  klystron 30 GHz Design complexe, iris elliptiques, parois asymétriques, cellule de couplage oblongue Trous dans les parois et pompage NEG Photo-cathode en CsTe 85 MV/m, FWHM t < 10 ps,  < 25  mmmrad Canon sonde, 2,5 cellules Q = 0.5 nC, 1-30 paquets But: main beam linac  tester la section acc. 30 GHz Design simplifié Photo-cathode en CsTe Pompage NEG en sortie 80 MV/m, FWHM t < 10 ps,  < 20  mmmrad

6 Axes de Recherche et perpectives =>Préliminaire: LAL = marchand de canons? boum Si NEPAL revit tester nouveaux modèles: la fréquence HF pour avoir E acc > 100 MV/m varier la forme de la cavité faire un canon à f rep > 50 Hz travailler sur la forme de l’impulsion laser photo-cathodes avec des nouveaux matériaux, aiguilles etc mais pas de compétence physique des surfaces au LAL Mais si injecteur plasma-laser fiable Une partie du SERA au chômage!

7 Coupleurs Qu’est ce qu’un coupleur? un objet qui transmet la puissance HF du réseau HF vers la structure acc.  Avec les cavités en cuivre: facile, R&D pas nécessaire  Avec les cavités en niobium: R&D indispensable!! Fonctions du coupleur: - Bonne transmission de la puissance HF vers le faisceau avec un minimum de réflexion. - Barrière entre pression atmosphérique et vide poussé des cavités. - Interface entre température ambiante et très basses températures (qq °K).

8 Couplers@LAL - Different activities on HIGH POWER COUPLERS Manufacture of 30 TTF-III Couplers in Industry for VUV-FEL. Pre- conditioning at room temperature. (ILC and XFEL) Design, construction and test of new proto-type power couplers: TTFV, TW60. => Cost & Conditioning time (ILC) Industrialisation studies of the Coupler for the European X-Ray Free Electron Laser (1000 couplers !!!). (XFEL) ___________________________________________ Design and construction/acquisition of TiN coating bench. Conditioning studies ~ 10 couplers Associated studies (surfaces, vacuum, mechanics..etc)

9 Vacuum furnaceClass 10 clean roomUltra-pure water productionKlystron/modulator Reception, cleaning, mounting Conditioning and tests => Diagnostics TTF3 - design Thermal studies

10 Future & prospects Excellent results have been obtained in reducing the conditioning time. Determinant results should be obtained in cost reduction in the industrialisation studies We will be involved in conditioning phase for VUV and XFEL Design : a part from the already proposed design the other interesting project is the capacitive coupled coupler (KEK) In the framework of higher power, lower costs and conditioning time the main R&D has to be developed in the field of : Coating (Surfaces), Cleanliness (Surfaces, Chemistry), Vacuum Science, Multipacting Studies.