LAViSta. Plan Le LAPP LAViSta R&D Contribution aux accélérateurs.

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1 LAViSta

2 Plan Le LAPP LAViSta R&D Contribution aux accélérateurs

3 Que fait on au LAPP? La vocation du LAPP est l’étude des constituants fondamentaux de la matière et des interactions (forces) fondamentales auxquelles ils sont soumis.

4 Les expériences Au sein de collaborations internationales, les chercheurs du LAPP participent à la conception et/ou à la réalisation de détecteurs pour des expériences souvent gigantesques et de longue durée, puis analysent leurs résultats pour vérifier ou infirmer les théories et découvrir de nouveaux phénomènes. Avantage: proximité du CERN

5 Les services techniques Les services de mécanique, d'électronique et d'informatique aident à concevoir et réaliser détecteurs, appareillages et logiciels

6 Le LAPP en bref 54 expérimentateurs (32 CNRS, 8 enseignants chercheurs, 11 doctorants et ~3 post doctorants ou visiteurs étrangers) 81 ingénieurs, techniciens et personnels administratifs 8 expériences et 4 programmes de R&D – Physique auprès des accélérateurs (ATLAS, LHCb, CMS, BaBar) – Astro-particules (HESS,VIRGO,AMS, OPERA) – Instrumentation Accélérateurs (CTF3) – R&D (Détecteurs ILC, LAVISTA, Positronium)

7 LAViSta Au SYMME (Université de Savoie) : B.Caron, J.Lottin, A.Badel, S.Samper Au LAPP (IN2P3/CNRS): A.Jeremie, N.Geffroy, B.Bolzon, L.Brunetti, G.Gaillard, J.P.Baud Collaborations avec SLAC, UK, DESY, CERN, KEK Financements: Europe: EUROTeV, CARE, EUCARD (en attente de réponse) France: ANR, FJPPL, PPF VISTA, CNRS/IN2P3 Région: Co-financement bourse thèse BDI, Accord France/CERN

8 Publications L. Brunetti, “Rejet de vibrations dans une structure mécanique linéaire”, Mémoire C.N.A.M., 02 juin 2006 L Brunetti et al “Status report on active stabilisation of a linear collider final focus quadrupole mock-up”, EUROTeV-Report-2006-097 L. Brunetti et al “Active Stabilisation of a Mechanical Structure”, Hamburg, LCWS, ILC 2007 C.Adloff et al “Vibration stabilization for the final focus magnet of a future linear collider”, REM 2005 B. Bolzon et al “Modelling of simple cases in view of active stabilisation for a future linear collider, Nanobeam 2005, Kyoto N. Geffroy et al “Creation of a State-Space Model from a Finite Element Model for the active control algorithm efficiency tests”, EUROTeVReport-2007-054 J. Lottin et al., “About optimal location of sensors and actuators for the control of flexible structures”, REM 2006 J. Lottin et al “Status report on active stabilisation of a linear collider final focus quadrupole mock-up”, CARE/ELAN Document-2006-001 B. Bolzon, “Etude des vibrations et de la stabilisation à l'échelle sous-nanométrique des doublets finaux d'un collisionneur linéaire,” Thèse, Université de Savoie, 2007, 197 pages, aussi comme LAPP-T-2007-05, http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00238553/fr/http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00238553/fr/ B. Bolzon et al, “ATF2 project: Final doublet support studies at LAPP". LCWS/ILC 2007, Hamburg ATF2 PROPOSAL. VOL. 2. B.I. Grishanov et al. (signataires B. Bolzon, N. Geffroy, A. Jeremie, Y. Karyotakis), DESY-06-001, CERN-AB-2006-004, ILC-ASIA-2005-26, JAI-2006- 001, KEK-REPORT-2005-9, Ch.Boulais et al Stabilization studies from LAPP/ESIA, CARE/ELAN Note-2004-005. G.Guignard et al, Workshop Report on Metrology and Stabilization for Linear Colliders, CARE Note-05-005-ELAN.

9 Futurs collisionneurs linéaires QUAD POWER EXTRACTION STRUCTURE BPM ACCELERATING STRUCTURES Drive beam - 95 A, 240 ns from 2.4 GeV to 240 MeV Main beam – 1 A, 156 ns from 9 GeV to 1.5 TeV 100 MV/m ILC 2010 CLIC 2015

10 Contexte Ceci est traduit en luminosité Plus le faisceau est petit, plus grande est la luminosité Pour les faisceaux de 500GeV-1TeV, la luminosité nominale est 10 34 cm -2 s -1 Pour obtenir cette luminosité, le faisceau doit être de l’ordre du nanomètre 43 nm 1 nm Faisceau Nous voulons une grande statistique au Point d’Interaction Mais sait-on faire?

11 Pourquoi une configuration encastré-libre?

12 Entrée asservissement: capteur sur partie libre Sortie asservissement: actionneur sur partie encastrée PCI6052 DAQ: acquisition capteur et contrôle actionneur Prototype d’un aimant de focalisation finale

13 Examples d’analyse spectrale de différentes sources de perturbations Perturbation acoustique : Amplifiées par la structure: modes propres Mouvement du sol : Seismic motion Cultural noise A pink noise on a large bandwidth =>besoin d’isoler et compenser

14 Etat de l’art de capteurs inertiels NI PCI-6052 Multifunction DAQ Fast cardLow noise card  Compatible Matlab/Simulink (Softwares used for the algorithm) Equipement pour stabilisation au nm existe

15 PSD typique de la “poutre” Pics étroits et pics larges

16 FE Model Creation SAMCEF State-Space Model Creation MATLAB Simulink State-Space Model Use Réponse dynamique Algorithme d’asservissement développé en parallèle avec les simulations mécaniques Simulation Mesure Feedback off Feedback on

17 Results : integrated displacement RMS Tests with the large prototype

18 Association of active and passive isolation : Isolation Combiner isolation et compensation Couper les vibrations du sol (mousse et feedback) et les résonances des structures (algorithme LAViSta) 0.13nm à 5Hz à l’extrémité libre Table d’isolation active commerciale TMC

19 Contribution sur accélérateurs ATF2 CLIC/CTF3

20 ATF2 au Japon Objectifs de ATF2: 1.Faisceau de 37nm de rayon au point focal de façon stable et reproductible 2.Trajectoire stable (  <2nm) et feedback intra-train comme à l’ILC Au départ, une expérience entre SLAC et KEK avec rapidement une contribution européenne Test grandeur nature Planning: Installation: 2007-2008 Faisceau: octobre 2008

21 ATF2

22

23 Section de focalisation finale QD0:400kg mover: 25kg T-plate:10kg Table CLIC du CERN prêtée au LAPP

24 ATF2 à Annecy Conception, simulation et construction du support FD: bloc en nid d’abeille, adapter les movers au bloc, attacher le support au sol ATF2. Compatibilité avec les supports de l’instrumentation IP Mesures de vibrations à Annecy complet avec aimants et supports Estimation du mouvement relatif à ATF2 avec fonction de transfert LAPP et mouvements du sol ATF Installation à KEK en September 2008 Démarrer simulation de dynamique de faisceau VideChargée Sol ATF Estimation du mouvement relatif à ATF2 : 6nm (specifs) Fonction de transfert

25 CLIC/CTF3 stabilisation (CERN) (European bid : answer June 2008) Final focus support: design, simulation, construction and installation of the support (final doublet mock-up, eigenmode analysis). Feedback design: Adapt software to new configuration and boundary conditions. Continue work to reduce costs. Explore potential to achieve 0.1nm stability scale for the final doublet quadrupoles above a few Hz ( by ~2012) Inertial sensors: test and evaluate for accelerator environment (magnetic field, radiation, electrical and acoustic noise from accelerator components). Integration with alignment beam feedback etc… Demonstrate better than 1nm stability of the main linac quadrupoles in an accelerator environment above frequencies of approximately 1Hz (by ~2010)