Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 1 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN LALIGNEMENT DU CLIC : PASSE, PRESENT, FUTUR Hélène MAINAUD DURAND.

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1 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 1 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN LALIGNEMENT DU CLIC : PASSE, PRESENT, FUTUR Hélène MAINAUD DURAND

2 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 2 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN SOMMAIRE 1. Introduction: présentation du CLIC 2. La situation actuelle 3. Les études futures SENSORS

3 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 3 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 1. INTRODUCTION Létude CLIC, cest: une étude de faisabilité indépendante: pour le développement dune technologie réaliste à un coût abordable pour un collisionneur e+ e- dans lère post-LHC pour la physique dans les faisceaux dénergie multi Tev. SENSORS PRESENTATION DE LETUDE CLIC

4 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 4 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 1. INTRODUCTION Haute énergie: 0.5 – 5 TeV Haute luminosité Méthode daccélération des 2 faisceaux SENSORS LE PROJET CLIC (Compact LInear Collider)

5 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 5 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 1. INTRODUCTION Un avantage… petite machine dans un petit tunnel … une contrainte: grande sensibilité aux erreurs dalignement et à la stabilité du sol, due à lutilisation de hautes fréquences RF. SENSORS Tolérance de 10 m sur une fenêtre de 200 m en ce qui concerne les positions transverses des composants des linacs CLIC. Stabilité mécanique des quadrupoles au-dessus de 4Hz pour le Final Focus: 0.2 nm (tolérance verticale) LES ENJEUX DE LALIGNEMENT

6 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 6 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 1. INTRODUCTION SENSORS Tolérance de lalignement: 10 m sur une fenêtre coulissante de 200 m Une telle tolérance ne peut être obtenue par alignement statique (mouvements sismiques du sol, bruit culturel, activité humaine et industrielle) Philosophie des études: Proposer un pré alignement actif afin de garantir que les premiers faisceaux injectés soient dans la trajectoire souhaitée et de pouvoir lancer le « beam based alignment ». Déroulement des études: Les premières études concernant le préalignement actif ont été lancées en 1990. W. Coosemans a fait une première proposition pour lalignement du CLIC en 2003. LES ENJEUX DE LALIGNEMENT

7 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 7 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS LES ETAPES POUR LALIGNEMENT DU CLIC Installation et détermination du réseau géodésique Transfert de référence dans le tunnel Installation et détermination du réseau du tunnel Alignement absolu des éléments Alignement relatif des éléments Préalignement actif Contrôle et maintenance de lalignement

8 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 8 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 2. SOLUTION ACTUELLE SENSORS Premières solutions: Simplifier le problème: préaligner 4 cavités accélératrices et un BPM sur une même poutre. Développer un système darticulation particulier entre les poutres adjacentes afin de simplifier lalignement: aligner les poutres revient à aligner des points darticulation. Réaliser le préalignement actif en équipant les points darticulation des poutres de capteurs, et en les supportant par des actionneurs pas à pas. LE PREALIGNEMENT ACTIF

9 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 9 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS Développement/mise au point de capteurs micrométriques (WPS, HLS) Mise au point de techniques dalignement associées à ces capteurs (méthode du double fil tendu) Mise au point dun système dalignement actif Mise en situation de ces solutions dans le CTF2: poutres et quadrupoles ont continuellement été alignées par rapport à un fil tendu servant de référence à mieux que 5 microns. Positionnement et maintien de lalignement de 2 poutres adjacentes dans le micron. LES ACQUIS DU PASSE (1989->2002)

10 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 10 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS UNE STRUCTURE MECANIQUE ARTICULEE

11 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 11 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS LE SUPPORTAGE DES QUADRUPOLES

12 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 12 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN UNE PROPOSITION POUR UN PREALIGNEMENT ACTIF 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS 10 m sur une fenêtre de 200m, coulissant le long de 30km. = Capteurs optiques RASNIK CCD équipant chaque poutre pour un alignement poutre à poutre précis -- quelques microns sur quelques mètres + Réseau composé de fils tendus sur plus de 100m suivant 2 lignes parallèles et se superposant --10 microns sur 200m.

13 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 13 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN UNE PROPOSITION POUR UN PREALIGNEMENT ACTIF 2. SITUATION ACTUELLE SENSORS Des simulations ont montré quavec les options choisies, les défauts dalignement étaient compris entre 8 et 14 m sur une fenêtre coulissante de 200m.

14 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 14 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN LES INCERTITUDES… 2. SITUATION ACTUELLE Certaines hypothèses restent à vérifier: peu de tests ont été réalisés sur les capteurs RASNIK, notamment concernant son système dacquisition sur de grandes distances. il faut confirmer lutilisation dun fil tendu comme référence (poursuivre la modélisation, déterminer la longueur maxi acceptable) létude concernant leffet de la gravité sur les systèmes dalignement tels que les WPS et HLS (utilisés pour la modélisation du fil) doit être poursuivie: il faut notamment regarder avec quelle précision peut être déterminé le champ gravitationnel. SENSORS Nous sommes à un tournant de létude CLIC renégocier les tolérances dalignement la structure mécanique articulée nest plus forcément adéquate poutres indépendantes les unes des autres réactualiser la solution concernant lacquisition des données

15 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 15 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN STRATEGIE POUR LE FUTUR 3. FUTUR SENSORS Message du DG concernant létude CLIC: Accélérer les tests de faisabilité du concept du CLIC, afin darriver en 2010 à une conclusion ferme sur sa possible utilisation pour un collisionneur linéaire e+ e- au-dessus de 1 TeV. Pour 2010: solution technique + financière concernant lalignement du CLIC

16 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 16 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN STRATEGIE POUR LE FUTUR 3. FUTUR SENSORS Détermination du réseau géodésique Transfert de référence dans le tunnel Détermination du réseau du tunnel Alignement absolu des éléments Alignement relatif des éléments Préalignement actif Contrôle et maintenance de lalignement Commun à tous les accélérateurs Quelques points communs (capteurs) Un grand nombre de spécificités (petite taille, tolérances) Feed back sur ce qui a déjà été fait au CERN Contribuer aux groupes de travail existants sur le sujet (EUROTEV) Mener les études spécifiques CERN

17 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 17 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN ETUDES CERN AUTOUR DE 2 AXES 3. FUTUR SENSORS 1 er axe: lever les incertitudes concernant la solution actuelle… lutilisation des capteurs RASNIK et de leur système dacquisition sur de grandes distances lutilisation dun fil tendu comme référence (modélisation,longueur maxi) une détermination exceptionnellement précise du champ gravitationnel. … et optimiser la solution choisie jusquà présent: en refaisant fonctionner le module dalignement actif existant en mettant à jour le système dacquisition et en améliorant la mécanique existante. 2 ème axe: définir une solution alternative pour la métrologie: utilisation de systèmes optiques en remplacement du fil tendu pour les supports mécaniques: chaque poutre serait indépendante pour le système dacquisition et de contrôle des capteurs et actionneurs.

18 Lalignement du CLIC : passé, présent et futur 18 Séminaire TS 2005 TS/SU/MTI - CERN CONCLUSION SENSORS Les différents tests réalisés depuis maintenant 16 ans ont montré quil nétait pas illusoire denvisager des tolérances de ± 10 m sur 200 m. Toutefois, des points dinterrogation subsistent toujours. Nous souhaitons que les études dalignement du CLIC, gelées pour cause de priorité LHC reprennent rapidement afin dêtre prêts pour 2010.