CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF311 octobre 2005 1 Compression de paquets pour CTF3 A. Curtoni, R. Duperrier, A. Mosnier,

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1 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF311 octobre 2005 1 Compression de paquets pour CTF3 A. Curtoni, R. Duperrier, A. Mosnier, W. Farabolini

2 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 2 CTF3 IN2P3/DAPNIA

3 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 3 CALIFES Chambre de préparation Canon RF compression accélération Sections LIL Arrêt -faisceau Déflecteur RF Solénoïde Triplet beam profile monitor (émittance, lg de paquets) Moniteurs (intensité, position) Déviateurs RF spectromètre Laser Compression RF (Concept d’Accélérateur Linéaire pour Faisceau d’Electrons Sonde) Spécs faisceau  x <20  m  p/p < 2% W ~ 200MeV  z < 225  m Une contrainte  réutilisation des sections LIL 1 section pour la compression (  z < 225  m) et 2 pour l’accélération Opération multipaquets (1-64) avec Q p =0.5 nC et F p =3GHz  I p = 1.5 A

4 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 4 Compression RF (« velocity bunching ») Une longueur de paquet après compression dominée par la dispersion en énergie initiale plus la charge d’espace

5 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 5 Re-calcul des champs électromagnétiques (1/2) n-1nn+1 Cellules couplées K n-1 V n-1 V n V n+1 YnYn Admittance résonateur Single cell resonanceLosscoupling factor (Superfish) L k n-1 L k n L k n+1 Circuit équivalent de la structure à iris = chaîne de résonateurs couplées

6 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 6 Re-calcul des champs électromagnétiques (2/2) Excitation de la cellule (transitoire ou stationnaire) TW pour cellule n Harmoniques d’espace Décalage en phase La continuité du champ A n (z) entre 2 cellules est assuré par interpolation linéaire n-1nn+1 A n-1 A n A n+1 Structure à ondes progressives

7 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 7 Calcul des harmoniques avec Superfish Ez on axis

8 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 8 Configuration stationnaire 120° Enveloppe A n Avec harmoniques

9 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 9 Transport mono-paquet avec BIM accélération compression accélération  z => 175  m  x (m) Faisceau en sortie (mono paquet)  x ~ 7  m  x < 1 mm  p/p ~ 1% W ~ 177 MeV LAL

10 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 10 Calcul multipaquets (« beam-loading ») Déviations en énergie et phase :  E = 2.8 MeV;  = 6.8° @3GHz  68° @ 30GHz !! « out-of-phase » beam-loading  déc. énergie + désaccord structure

11 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 11 Compensation par désacord de la structure  F = + 0.789 MHz Déviation en énergie et phase :  E = 1.5 MeV  = 0.07° @3GHz  0.7° @30GHz  b =  T = 6° entre le premier et dernier paquet.

12 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 12 Beam-loading avec accélération « on crest» 64 paquets Q b =0.5 nC F b =3 GHz  1.5 A Déviations en énergie et phase :  E = 8.87 MeV  = 0.2° @ 3GHz  2° @ 30GHz paquet 1 paquet 64  p/p ~ 10% !!

13 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 13 Pourquoi une compression RF et non magnétique? accélération Sections LIL 15 MeV de moins N’apporte rien pour la longueur de l’installation Rayonnement Synchrotron Cohérent A « beam-loading » constant, le schéma magnétique donne des résultats bien moins bon que la compression RF: déviation de ~ 100 deg. @ 30 GHz!!!

14 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 14 Evaluation des champs de sillage longitudinaux Implémentation dans BIM d’un module de différences finies dans le domaine temporel Les calculs pour le canon (LAL) montrent: une dispersion en énergie par paquets de 2 ‰ une dispersion en énergie des paquets de 1 ‰ Pour les sections LIL: => en cours… (voir Roscoff’06) (courte portée et longue portée)

15 CEA DSM Dapnia - Romuald Duperrier - Compression de paquets pour CTF3 11 octobre 2005 15 Conclusions et perspectives Un cahier des charges qui sera remplit uniquement si l’on baisse la charge par paquet en augmentant le nombre de paquets (réutilisation des LILs). En cours: l’optimisation de la ligne diagnostics Effet des champs de sillages dans les LILs