IPHI IPHI
Journées accélérateurs SFP - Roscoff - Octobre 2005
La ligne diagnostics haute énergie de IPHI
Patrick Aussetpour l’équipe « Ligne diagnostics »
Journées accélérateurs SFP - Roscoff - Octobre 2005
IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHIIPHI
Diagnostics:• Mesure Intensité: 1 D.C.C.T et 1 A.C.C.T• Mesure position faisceau: 6 électrodes P.U.• Mesure énergie: 3 électrodes P.U.• Mesure dispersion énergie: 2 fentes + 1 C.F.• Mesure profils: 1 W.S., mesure optique, protons rétrodiffusés• Mesure des températures tube à vide par thermocouples
Vide: Pmoyen = 6 x10-6 Pa
Bloc d’arrêt 300 kW
Éléments magnétiques:• 1 dipole• 1 triplet de Qpôles • 2 doublets de Qpôles• 5 correcteurs H et V
Journées accélérateurs SFP - Roscoff - Octobre 2005 Patrick AUSSET
Bloc d’arrêt: 300 kW
Mode de fonctionnement:
• C.W. • Mode pulsé typ.: Durée: 0.5 ms - Rep: 1s
IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: faisceaulogieIPHI
15
00
430 750 1900
28
30
1300
880
1500
R
450
500
400
2830
1600 450
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IPHI Ligne Diagnostics haute énergie IPHI: Mesure intensitéIPHI
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D.C.C.T.:Fonctionnement C.W. :Sensibilité: 1V / 20 mABande passante: D.C.- 3.5 kHz
A.C.C.T.:Fonctionnement en mode pulséSensibilité: 1V / 20 mABande passante: 5 Hz- 6.5 MHzBruit: 10 μA
IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: Mesure positionIPHI Caractéristiques du faisceau:• β=0.08 • I = 100 mA CW et E = 3 MeV
( Φint = 66mm)somme des paquets vus par le 2ème BPM
0.E+00
1.E-09
2.E-09
3.E-09
4.E-09
5.E-09
-136.2E-3 -68.1E-3 -6.0E-6 68.1E-3 136.2E-3 204.2E-3 272.3E-3 340.4E-3 408.5E-3
z en m
l en
Co
ulo
mb
/mèt
rre
N° BPMI fond. mA eff.
Vélec. dBm
1er 16.5 -2
2ème 4.4 -13
3ème 4.8 -13
4ème 0.7 -35
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IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: Mesure positionIPHI
Pas dedéplacement
du fil: 5 μm
Sortie Bergoz en fonction du courant "fil"(déplacement sur l'axe des X)
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
mm
sortie X (Volt)
1.7 uA
9.9 uA
17 uA
50 uA
157 uA
499 uA
1.7 mA
ondulation
Sensibilité mesurée 17.0 µm / mV
)80(330)70(41)60(21 dBmmVmdBmmV
mdBmmVm
02468101214161820
-80 -60 -40 -20 0
milliVolt rms
Entrées en dBm
0.17 mm
0.34 mm
Bruit X Y (cartes Log Ratio)
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IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: Mesure positionIPHI
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430 750 1900 15005001600 450
Electrodes P.U.:- Button : 22 x 22 mm- Φint :66mm- C ~ 9 pF
Acquisition électronique :• Type Log ratio• C.W. et mode pulsé >0,2 ms• I faisceau : 100 µA - 100 mA • Erreur absolue de mesure : ± 150 µm• Mécanique: 100 µm – Electronique: ± 50 µm
IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: profils transversesIPHI
- Fil carbone - = 33 µm - Gain : 1V/mA- Profil H et V- max F = 10cm
2- fluorescence du gaz résiduel ou d’un gaz ajouté(fonctionnement pulsé et C.W.)
1- Wire Scanner (fonctionnement pulsé)
Size
l
44 45 46 47 48 49
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Proton beam shapeTi d=500m
resp
on
se
Position
full spectrum proton elastic current on wire gamma
3- Mesure par protons rétrodiffusésfonctionnement pulsé. Tandem IPNO
Profil horizontal I=36 mA Isol1=Isol2=110A HT=+100V pas de 100µm
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
0
0 20 40 60 80 100
Position (mm)
Am
plit
ud
e (
V)
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IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: Mesure énergieIPHI
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01020304050607080
0 0.5 1 1.5 2
Z(m) (0 sortie RFQ)
Sig
ma
(d
eg
)
430 750 1900 15005001600 450
• Temps de vol entre 2 électrodes P.U. electrodes: 1.4 mΔE/E = 10-3 : ΔΦ= ±1°; ΔL = ± 0.1mm• Gamme de mesure en intensité: ~1 mA – 100 mA
0 dBm - If = 100 mA -6 dBm - If = 100 mA
IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: Dispersion EnergieIPHI
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430 750 1900 15005001600 450
• Fente objet: Reste à concevoir.• Fente imageMode pulsé : Résolution souhaitée 10 keV
Coupelle de Faraday: I > 0.5 μA
IPHI Ligne Diagnostics haute énergie IPHI: Diagnostics spécifiquesIPHI
Gestion des pertes «faibles » de faisceau:Perte de 300mW/cm, sur 4m:Perte de 300mW/cm, sur 4m:T=40° avec temps d’établissement ~ 1h40 - Mesure température tube à vide :32 acquisitions thermocouples /s.
Gestion des pertes «fortes » de faisceau: - Jauges à vide rapides (Tr ~ 18 ms)
Design de la fente objet: mesure de la dispersion d’énergie
• Matériau initialement envisagé: Nickel• Faisceau : 100mA – 1 ms - 1 s• Régime transitoire:Tmax > 1000° C
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• Choix nouveau matériau:C, TZM …• Mesure: Cycle utile à optimiser
IPHI Ligne Diagnostics haute énergie IPHI: Bloc d’arrêtIPHI
Campagne d’irradiation au Tandem: Cuivre abandonné, Nickel 201 massif retenu• Design mécanique initial IPNO: 120 W/cm2 max L.P.S.C.:• Design mécanique fait: Cône L = 1,6m. (3 mm) . • Thermomécanique et refroidissement: - dépôt énergie 120 W/cm2 , T max nickel : 150 ° C - Circuit fermé d’eau déminéralisée : 5 bar, débit 300 l/mn, ΔT= 15 °C.
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IPHI Ligne diagnostics haute énergie IPHI: ConclusionIPHI
Journées accélérateurs SFP - Roscoff - Octobre 2005 Patrick AUSSET
Les diagnostics de la ligne haute énergie de IPHI permettent la caractérisation du faisceau accéléré par le RFQ.
La conduite des faisceaux de forte intensité nécessitent:- Le développement de capteurs interceptifs spécifiques : étude thermomécanique préalable: wire scanner; fente de dispersion d’énergie.- Le développement de capteurs non interceptifs: mesure des profils
Les risques liés à la conduite d’un faisceau de 300 kW sont gérés par le suivi:- De la température du tube à vide de la ligne diagnostics,- De la pression par des jauges à faible temps de réponse.
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