17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL1 Les Accélérateurs pour ARC EN CIEL A. Loulergue Motivations Configuration simple passage Phase 1, 1' et.

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1 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL1 Les Accélérateurs pour ARC EN CIEL A. Loulergue Motivations Configuration simple passage Phase 1, 1' et 2 Configuration mixte simple passage et ERL Phase 3

2 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL2 Liste des contributeurs

3 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL3 Motivations Impulsions courtes de photons : de qq 10 fs à 1 ps Couverture de 10 eV à 1 keV Brillances crêtes élevées : +5 décades ( / SOLEIL) LEL + HGHG : Laser Seeding, Harmoniques dans les gaz Nécessitent : Paquets d'électrons courts, Faibles émittances Faible dispersion en énergie => LINAC de 4 ième génération

4 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL4 Phase 1 L = 100 m 1 Système laser 1 Canon RF type haute brillance 3 Cryo-modules type Tesla 1.3 GHz 2K 1 Cryo-module harmonique 3 3.9 Ghz 2K 1 Compresseur magnétique 1 Source de lumière : LEL 1 Arrêtoir faisceau Q = 1nC I moy = 1 à 10 µA E max = 330 MeV P beam = 330 à 3300 W sur arrêtoir Freq = 1 à 10 kHz

5 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL5 Phase 1 : Laser qq µJ UV à 262 nm avec Q cathode = 1 % (CS 2 Te) Laser Shaping : Crucial Forme trapèze (Accessible) Plateau 10 à 30 ps Chute la plus courte <2 ps Ellipsoïdal Trapèze 20 ps chute = 2ps

6 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL6 Phase 1 : injecteur Canon haute brillance 1 kHz 10 kHz ??? ε tot = 1.1 10 -6 m.rad ε slice = 1. 10 -6 m.rad 1 nC 22 ps 50 A crête 40 MV/m sur cathode

7 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL7 Phase 1: Harm 3 Compression 90 MeV V1=13,5MV/m Phase=35 deg Avec : V3=15MV/m Phase=-223 deg Profil laser = trapèze RF linéariseur : Permet une compression magnétique performante

8 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL8 Phase 1 : Compresseur Optimisation de la compression : Minimiser les effets de LSC et CSR sur Emittances, Dispersion en énergie globale et slice => Chicane magnétique (dipôles) Variantes : Velocity bunching ? Combinaison avec Chicane ?

9 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL9 Phase 1: linac2onduleur Propose : 800 A crête à 200-330 MeV Plateau 150 µm (500 fs) Emit slice = 10 -6 mrad de/e slice = 0.01 % dE/E corrélé (pente locale) ±0,1 % à 330 MeV ~0 à 200 MeV (Phase RF) 500 fs à comparer au pulse du laser seeding de qq 10 fs => synchro très rapide

10 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL10 Phase 2 L = 250 m Phase 1 + : 7 Cryo-modules type Tesla 1.3 GHz 1 Compresseur magnétique 1 Source de lumière : LEL 1 Arrêtoirs faisceau Q = 1nC I moy = 1 à 10 µA E max = 1 GeV P beam = 1 à 10 kW sur arrêtoir Freq = 1 à 10 kHz Seeding avec harmoniques dans les gazs : G. Lambert et al. Injection of harmonics generated in gas in a free-electron laser providing intense and coherent extreme-ultraviolet light – Nature physics889, Volume 4 No 4 pp296 – 300

11 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL11 Phase 2 : Compresseurs Sortie Comp 1 : 300 A crête 320 µm rms R56 = 0,1 m/% à 100 MeV Sortie Comp 2 : 2000 A crête 50 µm rms R56 = 0,05 m/% à 500 MeV

12 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL12 Phase 2 : linac2onduleurs Propose : 2000 A crête à 1 GeV Plateau 60 µm (200 fs) Emit slice = 10 -6 mrad de/e slice = 0.01 % dE/E corrélée (pente locale) ±0,1 % à 1 GeV ~0 très difficile ! 200 fs à comparer au pulse du laser seeding de qq 10 fs => synchro très rapide

13 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL13 Phase 3 Phase 2 + 2 Boucles de recirculation à 1 et 2 GeV (=> ERL) 1 Canon haute cadence : 1 MHz et plus 2 LEL et plusieurs insertions VUV et X 2 Arrêtoirs faisceau Q = 1nC Freq = 1 à 10 MHz I moy = 1 à 10 mA E = 1 2 et 3 GeV P beam = 10 à 100 kW sur arrêtoir (10MeV) + Combineurs de faisceau 0,01 0,1 1 et 2 GeV

14 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL14 Brillances

15 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL15 Liste Onduleurs Différents types donduleurs : Polarisation plane : U18 U20 U26 U35 Polarisation elliptique : HU30 U20 SOLEIL HU80 SOLEIL

16 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL16 Phase 3 : Canon Injecteur a fort courant moyen 10 MeV Rep = 1 à 100 MHz NC DC GUN (type jlab) SC RF GUN R&D en cours

17 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL17 Phase 3 : Arcs Basés sur les éléments de l'anneau de stockage SOLEIL 1 GeV 2 GeV Autre solution : arcs 1 et 2 GeV dans un tunnel commun Optique type anneau (low alpha) Isochrone ordre 1 et 2 localement Achromate

18 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL18 Phase 3 : BBU Limite de stabilité BBU vs HOM des cavités de type TESLA Graded gradient le long du linac Courant seuil vs force de focalisation Choix optiques : Triplet entre chaque cryomodule

19 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL19 Phase 3 : ERL + Phase 2 Fonctionnement simultané des 2 modes : ERL au Mhz Linac au kHz Challenges : Contraintes Optiques Branches faisceau (combineurs - distributeurs) Chicane 2 inclue dans la boucle ? (phase RF + ERL) Dimensions machines versus cadences ? Autres...

20 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL20 Phase 3 : Combineurs Au niveau de l'injection Retour boucles 1 et 2 GeV 10 MeV 1 MHz 100 MeV 1 kHz 1 et 2 GeV 1 MHz Linac -> En bout de linac Vers boucles 1 et 2 GeV 1 MHz Linac -> Elements pulsés 1 kHz A étudier => Principe extraction booster ? Kicker SOLEIL

21 17 Avril 2008A. Loulergue Rencontre LAL SOLEIL21 Conclusions AEC status : Avant Projet Sommaire finalisé Site Web : Et après : Avant Projet Détaillé AEC Test Facility Banc de test canon haute brillance Laser + shaping + booster 50 MeV + Chicane magnétique Collaborations possibles Canon haute brillance Dynamique ERL Compton sur AEC ? Si vous êtes intéressé, inscrivez-vous