Radiation Cohérente de Smith-Purcell: Etude du profil longitudinal d’un paquet d’électrons Sacko Mariame , M1 physique de la matière et applications.

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1 Radiation Cohérente de Smith-Purcell: Etude du profil longitudinal d’un paquet d’électrons
Sacko Mariame , M1 physique de la matière et applications le 9 aout 2013

2 Sommaire Présentation du laboratoire et Introduction
Sacko Mariame Présentation du laboratoire et Introduction Radiation Smith Purcell Simulation du profil Temporel d’un paquet d’électrons Partie Théorique: Détecteurs utilisés Etude de la sensibilité de détecteur Partie expérimentation: Conclusion

3 Sacko Mariame Présentation Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire, lal, à Orsay, dirigé par Achille Stocchi Activités : - physique des particules - cosmologie et astronomie - accélérateurs de particules Département accélérateurs dirigé par Alessandro Variola: - expérimentation et théorie - accélérateurs linéaires, circulaires, sources, injecteurs, diagnostics maintenir les compétences techniques. Groupe ETALON, diagnostics avancés, dirigé par Nicolas Delerue

4 Introduction Sacko Mariame Connaissance des caractéristiques d’un accélérateur: établir un outil diagnostics. Objectif: Concevoir un outil de diagnostic capable de donner en un seul tir la longueur et le profil longitudinal du paquet d'électrons. Appliquer aux accélérateurs laser/plasma ou lasers à électrons libres. Pourquoi la radiation SP: plus avantageuse par rapport à d'autres outils de diagnostic.

5 Un peu de Théorie Sacko Mariame Radiation de Smith Purcell est émise quand une particule chargée passe à proximité de la surface d’un réseau métallique périodisé. Découverte par Steve Smith et Edward Purcell en 1953.

6 Un peu de Théorie Origines : 1.Dipôle oscillant:
Sacko Mariame Origines : 1.Dipôle oscillant: radiation émise par le dipôle oscillant constitué de l’électron et sa charge image à la surface du réseau métallique. 2. Ondes évanescentes: On peut modéliser le champ électrique de l’électron comme un ensemble d’ondes évanescentes qui seront diffractées et réfléchies.

7 Un peu de Théorie Sacko Mariame On peut montrer que l’intensité émise par unité d’angle solide s’écrit pour un électron: R² coefficient d'efficacité du réseau L longueur totale du réseau β vitesse relativiste n l’ordre du réseau, ici n=1 l le pas du réseau λe longueur d’intéraction l’angle d’observation distance paquet-réseau Pour un paquet d’électrons: Terme incohérent Terme cohérent La radiation SP possède 2 composantes: Seule le terme cohérent permet de reconstruire le profil (le module).

8 Un peu de théorie Sacko Mariame Reconstruction complète par la méthode de Kramers-Kroing KK: Les équations mathématiques de KK lient la partie réelle et la partie imaginaire d’une fonction analytique: on en déduit la phase. Intensité émise par un paquet lors de la radiation de SP: F est le facteur de forme du module de la transformée du profil. SP cohérente Le module La phase Distribution longitudinale:

9 Modélisation sous Matlab
Sacko Mariame Utilisation d’une fonction gaussienne car la distribution des électrons est gaussienne. Une fonction gaussienne est définie par: μ σ µ moyenne du pic σ largeur à mi-hauteur (fwhm) Méthode: L’expression programmée dans matlab: commande gaussmf L’expression analytique ci-dessus

10 Modélisation sous Matlab
Sacko Mariame Etude du déplacement selon µ: montrer vidéo Evolution dans l’espace réel: En rouge = gaussmf En noir = expression analytique Interférences Somme de 2 gaussiennes dans l’espace de Fourier: gaussmf en rouge et en noir expression analytique Oscillations dans les interférences Comparaison de 2 expressions différentes: Expression analytique

11 Modélisation sous Matlab
Sacko Mariame Etude du déplacement selon σ: montrer la vidéo Espace réel: Expression analytique en rouge Espace de Fourier: Somme des 2 gaussiennes Interférences

12 Modélisation sous Matlab
Sacko Mariame Etude du déplacement selon une augmentation d’amplitude: montrer la vidéo fixe Variante Espace réel Interférences Espace de Fourier: Somme des 2 gaussiennes Dans tous les cas Interférences

13 Echantillonnage Sacko Mariame L’échantillonnage permet de discrétiser le signal continue en un signal discret. Chaque échantillon correspond a un détecteur utilisé pour recevoir le rayonnement de SP.

14 Echantillonnage Sacko Mariame

15 Echantillonnage Sacko Mariame

16 Expérimentation: SOLEIL
Sacko Mariame Installation des détecteurs sur le linac (accélérateur linéaire). But : tester les détecteurs afin de déterminer le meilleur pour l’étude. Détecteurs utilisés: Pyroélectrique et thermopile.

17 Expérimentation Sacko Mariame

18 Expérimentation Sacko Mariame Détecteurs utilisés: HPS AO3, HPS AO5, ELTEC 400, ELTEC 404 et une thermopile.

19 Conclusion •Simulation satisfaisante pour reproduire le profil.
Sacko Mariame •Simulation satisfaisante pour reproduire le profil. •Améliorations à apporter pour créer un outil pour tir unique. •L'expérience à Soleil doit permettre de tester des améliorations et vérifier les théories. •Août 2013 : montage SPESO évoluera vers un robot 3D et un carrousel. •2014 : moniteur à train unique à Soleil. •2015 : moniteur de paquet unique sur accélérateur laser/plasma.

20 MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Sacko Mariame MERCI POUR VOTRE ATTENTION