AMELIORATIONS DE LA STABILITE DU FAISCEAU
D’ELECTRONS DE SOLEIL
Nicolas HUBERTGroupe Diagnostics, Synchrotron
SOLEIL
Journées des AccélérateursSociété Française de Physique
2-5/10/2011
SOMMAIRE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
Roscoff2
• Stabilité d’orbite dans les sources de 3e génération
• Développements pour Nanoscopium, nouvelle ligne de lumière longue
• Localisation des sources de bruit
• Feedforward analogique des insertions
• Boucle de compensation du Booster
• Intégration des XBPMs dipôles dans les feedbacks d’orbite
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
STABILITÉ D’ORBITE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Augmentation de la brillance par en diminuant l’émittance du faisceau d’électrons dans les 2 plans ( horizontal et vertical).
Trend of Vertical Emittance
Super-ACO
ALS ESRF
ELETTRA
SLSSOLEIL
DIAMOND
ALBA
PETRA IIINSLS II
BESSY II
0.001
0.01
0.1
1
10
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Year
nm
.ra
d
-> Réduction des dimensions transverses du faisceau d ’électrons:
• 1997, Super-ACO: Dimension verticale du faisceau dans les sections droites: ~230 µm
• 2013, NSLS II: Dimension verticale du faisceau dans les sections droites: ~2 µm
STABILITÉ D’ORBITE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Spécification généralement adoptée pour la stabilité:
-> Augmentation de la stabilité d’un facteur 100 en 25 ans• NSLS II: ΔZ <200 nm
La stabilité d’orbite: une figure de mérite pour les sources de 3 génération
• Stabilisation du bâtiment• Design mécanique (poutres, aimants)• Régulation des températures (air et eau)• Feedbacks d’orbite
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
NANOSCOPIUM
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Roscoff5
• Nouvelle ligne de lumière en construction• Onduleur sur section droite cantée• Ajout de 2 BPMs, 2 Correcteurs rapides (H&V) et 1 correcteur lent
(H&V) -> modification des algorithmes de feedback d’orbite
• Ligne longue (160m) avec une faible dimension de faisceau au point source (10 µm plan vertical) et une forte focalisation
-> Sera particulièrement sensible à la stabilité du faisceau
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
STABILITÉ THERMIQUE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Pieds moniteurs position (BPMs) sont en acier inox • Coefficient de dilatation thermique: 17 ppm/K• Variation de température du pied de 0,2 °C (régulation
de l’air du tunnel à 21±0,1°C) déplace le BPM de ~4 µm
Air Temperature
Beam Position
Beam Position Dependance with Air Temperature
-> Etude de nouveau pieds BPM et XBPM pour Nanoscopium
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
STABILITÉ THERMIQUE
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• Matériaux candidats par leur grande stabilité thermique:• INVAR (1,2 ppm/K)• Silice fondue (0,55 ppm/K)
• Banc de mesure pour vérifier les coefficients de dilatation thermique
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
STABILITÉ THERMIQUE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Choix de l’INVAR pour• Son coefficient de dilatation thermique suffisamment bon• Une intégration mécanique beaucoup plus facile qu’avec la silice fondue• Pas d’effet
• Pas d’effet visible sur le faisceau de ses propriétés magnétiques
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
HYDROSTATIC LEVEL SYSTEM
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Réseau HLS dédié le long de Nanoscopium• Observer (et corriger?) les déplacements (lents) des
équipements sur la ligne (fixés sur différentes dalles)• Intégrés aux Nouveaux pieds BPM et XBPM
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
LOCALISATION DES SOURCES DE BRUIT
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
Roscoff10
• Mesure de spectre sur la position du faisceau (moyenne sur tous les BPMs)
• Reconstruction d’une pseudo orbite (défaut) à la fréquence sélectionnée:
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
LOCALISATION DES SOURCES DE BRUIT
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
EFFETS DES VENTILATEURS A PROXIMITÉ DES CHAMBRES
CÉRAMIQUES
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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Effet du déplacement des ventilateurs kicker, shaker et FCT
Bruit intégré vertical < 300 nm (0.1-500 Hz )
Vertical noise < 200 nm (up to 160 Hz )
PLAN VERTICAL
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
FEEDFORWARD ANALOGIQUE DES INSERTIONS
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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Y.M. Abiven: ‘SPI Boards Package, a New Set of Electronic Boards at Synchrotron SOLEIL’, ICALEPCS 2011
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
BOUCLE DE COMPENSATION DU BOOSTER
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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µm
/√(H
z)µm
Fréquence (Hz)
3 Hz
• Perturbation dynamique et statique de l’orbite du faisceau dans l’anneau de stockage par le fonctionnement du Booster
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
BOUCLE DE COMPENSATION DU BOOSTER
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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µm
/√(H
z)µm
Fréquence (Hz)
3 Hz
• Boucle de compensation installée dans le booster et alimentée par une alimentation dédiée.
• Les effets de chaque famille d’aimant (dipôle, quadrupoles et sextupoles) ont été mesurés et une waveforme corrigeant le défaut global est générée.
J.P. Lavieville: THPO001, IPAC11
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
INSERTION DES XBPMS DIPÔLE DANS LES FEEDBACKS D’ORBITE
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Ajouter dans les feedbacks d’orbite l’information venant des XBPMs Dipoles pour améliorer la stabilité de ces lignes
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
BPMs
Dipôle
xBPM
STATUT DU PROJET
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
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• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
CONCLUSION
02-05/10/2011Nicolas HUBERT, Journées Accélérateurs,
Roscoff18
• Stabilité
• Nanoscopium
• Localisation
• Feedforward analogique
• Compensation Booster
• XBPMs dipôles
• Les spécifications sur la stabilité du faisceau sont toujours plus serrées (réduction dimensions transverses)
• La stabilité du faisceau doit être préservée ou améliorée lors des modifications de la machine (changement optique, ajout d’insertions)
• Des outils de diagnostics particulièrement utiles • Analyses spectrales • Localisation des perturbations • Mesures de température
• De nombreux niveaux d’intervention• Mécanique• Électronique• Systèmes de feedback
• Des développements permanents pour conserver de bonnes performances
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