Les accélérateurs de SOLEIL

Présentation au sujet: "Les accélérateurs de SOLEIL"— Transcription de la présentation:

1 Les accélérateurs de SOLEIL
Un Anneau de Stockage 2,75 GeV, 354 m => délivrant du faisceau à 43 lignes de lumière possible : 22 sur aimants de courbure 21 sur insertions

2 Les accélérateurs de SOLEIL
Un Linac construit par THALES: 100 MeV, 16,5 m, 3 Hz, 8 nC Avec 2 sections accélératrices récupérées du LIL/CERN, construites il y a ~20 ans par le LAL !

3 Les accélérateurs de SOLEIL
Un Booster synchrotron 100 MeV => 2,75 GeV, 157 m, 3 Hz,

4 Storage Ring parameters
Energy 2.75 GeV Circumference 354 m Number and length of straight sections 4 x 12 m 12 x m 8 x 3.6 m Horizontal emittance Vertical emittance m.rad m.rad Energy spread 1.1610-3 Multibunch mode Lifetime 500 mA 18 h 8 bunch (30 ps every 148 ns) Lifetime (10% coupling) 90 mA

5 Storage Ring Optical functions
24 Straight sections: 4 Long: m 12 Medium: 7 m 8 Short: m One of the 4 super-periods

6 Sizes and divergences at Source points

7 Excellentes Performances de la Machine SOLEIL
Commissioning réalisé en un temps record : 1ers photons envoyés sur une ligne après 6 semaines de tests 300 mA atteints après seulement 8 semaines de test faisceau Excellente qualité des aimants et de leur alignement Orbite naturelle de faible amplitude Très faible couplage naturel (< 0.3% sans correction) Peu d’amplification des vibrations par les supports d’aimants Bonne stabilité naturelle de position Beaucoup d’innovations technologiques: Cavités RF supra spécifique SOLEIL Amplis RF de forte puissance à transistors Utilisation prédominante de chambres à vide avec dépôt NEG Onduleurs innovants (HU640, HU256, WSV50, EMPHU,..) Système de contrôle TANGO …

8 Dedicated superconducting RF cavities
Ce 1er cryomodule seul permet un fonctionnement jusqu’à 300 mA. Un 2nd cryomodule en construction (ACCEL) nécessaire pour atteindre 500 mA (2008)

9 Storage Ring RF plant 4 x 190 kW power amplifiers
MHz Gain = 52 dB Overall Efficiency (PS,..) ~50% Unique in the world

10 Measured Closed Orbits with all the correctors OFF.
(BPM offsets included after BBA) H rms=3.1mm max=6.40mm V rms=0.41mm max=1.44mm => Excellent alignement des aimants. ~Inchangé un an plus tard.

11 Measured Closed Orbits with Correction
56 correctors in each plane and 120 BPMs. H rms = mm max = 156 mm rms HCOR=1A V rms = mm max = 185 mm rms VCOR=0.4A

12 Stabilité sur 8 heures de l’ordre de quelques mm.
Stabilité de position aux points sources Stabilité sur 8 heures de l’ordre de quelques mm.

13 Fluctuations rapides de position (sans fast orbit feedback)
Amplitude intégrée entre 0 et 200 Hz < 3 microns !

14 Optique visible à grandissement 2.6
Beam emittance measurements Pinhole camera inside the tunnel CCD Optique visible à grandissement 2.6 Résolution 51 pl/mm convertisseur X  Visible H : 25 µm V : 10 µm Fente (« Pinhole ») Point source : Dipôle n°2 cellule 2 Optique X à grandissement 1.3 x = 3.9 ± 0.25 nm.rad (design 2.75 GeV) z = ± nm.rad Coupling ≲ 0.3 % without correction => Excellent magnet alignment

15 The NEG coated vacuum vessels of a cell (in yellow)
Storage Ring Vacuum system 01/04/2017 Vacuum system for one typical cell The NEG coated vacuum vessels of a cell (in yellow) Together with the Straight Sections chambers, ~200 m of NEG coated Al chamber (56% of the ring) SOLEIL = first SR Machine with extensive use of NEG coated AL vessels

16 Vacuum conditioning 01/04/2017 The conditioning of the vacuum vessels is progressing well. Further improvements with regular activation of TiS pumps

17 Electromagnet Helical Undulator HU640
DESIRS DanFysik HU640 Period 640 mm Nbr of Periods 14 Length 10.0 m Type Electro-magnetic Min. gap (mm) 19 Polarisation Circ./Lin. adjustable Bxmax Bzmax 0.09 T 0.11 T Photon Energy 5 – 40 eV

18 Electromagnet Helical Undulator HU256
CASSIOPEE, PLEIADES, ANTARES BINP/SOLEIL 3 x HU256 Period 256 mm Nbr of Periods 12 Length 3.6 m Type Electro-magnetic Minimum gap (mm) 15 (V) 50 (H) Polarisation Circ./Lin. H et V Bxmax Bzmax 0.275 T 0.400 T Photon Energy 10 – 1000 eV

19 Machine opération Courant de fonctionnement augmenté progressivement : mA début => 250 mA en mars 2008

20 Machine opération Nombre de lignes ayant pris du faisceau
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19/01 au 14/02 02/03 au 28/03 20/04 au 14/05 25/05 au 20/06 29/06 au 21/07 31/08 au 24/09 12/10 au 12/11 23/11 au 18/12 Nombre de lignes ayant pris du faisceau pour chaque run de 2007

21 14 lignes de lumière prennent du faisceau
7 lignes de lumière accueillent des utilisateurs externes 12 lignes de lumière supplémentaires sont en construction

22 Machine operation Disponibilité temps faisceau assez bon : 93.8% en 2007 (2640 heures de faisceau délivrées sur 2813 heures programmées).

23 Machine operation 14 mains fluctuations (9 due to storms)

24 Session Machine Session Lignes Best week ! 120 heures de faisceau continu

25 Objectifs 2008 Délivrer 4000 heures de faisceau aux lignes
01/04/2017 Délivrer 4000 heures de faisceau aux lignes (+1500 h machine soit au total 230 jours de fonctionnement) Nouveau modes de fonctionnement : 500mA (avec 2nd cryomodule) injection continue “Top-Up” Opération avec 1 et 8 paquets Améliorer la stabilité de position du faisceau : Compensation effets des Insertions Installation des X-BPMs dans les têtes de ligne Mise en service du Fast Orbit FeedBack Construire, shimmer et installer de nouvelles Insertions Installer de nouvelles têtes de ligne

26 Organisation

27 Compétences Dynamique de faisceau Magnétisme Radio-Fréquence
01/04/2017 Dynamique de faisceau Machines circulaires Linac Optique Linéaire et non linéaire Instabilités et impédances Laser à électrons libres Magnétisme conception aimants et insertions (électro-aimants et aimants permanents conception aimants pulsés rapides (kickers, septum,..) Mesures magnétiques : Labo français le mieux équipé pour mesures d’aimants Calcul magnetostatique 3D (Tosca, Radia) Calcul rayonnement (SRW) Radio-Fréquence Ampli de forte puissance à transistors Low level RF Cavités supraconductrices

28 Compétences Electronique de puissance Electronique Contrôle commande
01/04/2017 Electronique de puissance Alimentations continues de 100 W à 100 kW Alimentations pulsées lentes (3 Hz) Alimentations pulsées rapides (quelques msec) Modulateurs de klystron (3 Ghz) Electronique analogique digitale (FPGA, microcontrôleur) feedbacks rapides (position, transverse, RF) synchronisation (ps) d’acquisition automatisme contrôle de motorisation … Contrôle commande Hardware (PC et CPCI) Software : TANGO Réseaux

29 Compétences Ultra-Vide Diagnostiques de faisceau Radioprotection
01/04/2017 Ultra-Vide Dimensionnement pompage Nettoyage Etuvage Banc de dépôt NEG Mesures et automatisme Diagnostiques de faisceau Mesures d’émittance Mesures de position (e- et X) Imagerie visible et X Mesures d’intensité Mesures de longueurs de paquets (streak camera) Radioprotection Calculs blindage Mesures rayonnement et activation Dosimétrie Systèmes interlockés (PSS)

30 Compétences Et aussi En fait tout ce qu’il faut pour :
Alignement Calculs thermo mécanique 3D Mesures de vibrations Cryogénie Fonctionnement continu … En fait tout ce qu’il faut pour : construire et exploiter les accélérateurs de SOLEIL

31 Conclusions La phase de construction n’est pas encore totalement achevée Exploiter et maintenir SOLEIL au meilleur niveau de performances nécessite de conserver toutes les ressources et les compétences existantes Cependant une réflexion sur un “plan moyen terme” vient d’être lancée par le dG Dans ce cadre, SOLEIL pourra être amené à lancer de nouveaux développements. C’est dans ce contexte que SOLEIL pourrait bénéficier d’une synergie avec les équipes et les compétences complémentaires du LAL

32 Contacts Dynamique faisceau => Amor NADJI
Effets Collectifs => Ryutaro NAGAOKA Magnétisme/LEL => Marie-Emmanuelle COUPRIE RF/LINAC => Patrick MARCHAND Alimentations et EP => Pierre LEBASQUE Diagnostiques => Jean-Claude DENARD Ultra-Vide => Christian HERBEAUX Radioprotection => Jean-Baptiste PRUVOST Autres,.. => Jean-Marc FILHOL