Projet de machine compton rayons gamma circulateur
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Projet de machine Compton à rayons gamma ( Circulateur ) PowerPoint PPT Presentation


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Projet de machine Compton à rayons gamma ( Circulateur ). Dans le cadre de Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics – Gamma Source (ELI-NP-GS). Les 3 « piliers » d’ELI. En République Tchèque , à Prague : faisceaux énergétiques ultra-courts

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Projet de machine Compton à rayons gamma ( Circulateur )

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Presentation Transcript


Projet de machine compton rayons gamma circulateur

Projet de machine Compton à rayons gamma (Circulateur)

Dans le cadre de

Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics – Gamma Source (ELI-NP-GS)

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Les 3 piliers d eli

Les 3 « piliers » d’ELI

EnRépublique Tchèque, à Prague :

faisceaux énergétiques ultra-courts

à partir d’accélérateurs laser-plasma compacts.

ELI-Beamlines

En Roumanie, à Magurele :

physique nucléaire basée sur les lasers

à partir d’une source gamma intense,et de lasers haute puissance.

ELI-NP

EnHongrie, à Szeged :

dynamique extrêmement rapide des électronsà l’échelle des attosecondes + recherches sur leslasers ultra-intenses.

ELI-Attosecond

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Eli np

ELI-NP

2 Lasers 10PW

Source Gammas

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Principe de production des

Principe de production des γ

  • Diffusion Compton

  • Collimation

    • Sélection en énergie

EL

Ee = 50 MeV

λ = 1 μm

λ = 0.5 μm

ϕ

Laser

gamma : Eγ = f(θ)

Eγ(keV)

q

Electron

Ee

(scatteredelectron)

θ (mrad)

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Applications des rayons quasi monochromatiques x

γ > 100 MeV

γ >1MeV

Ee> 1GeV

Ee ~100-500MeV

Applications des rayons quasi-monochromatiques X/γ

ELI-NP

Eγ,max(MeV)

ThomX

X ray ~10-100keV

Ee (MeV)

  • Applications hautes énergies

  • Polarimètre Compton

  • LEP mesure d’énergie

  • Laser wire

  • Collisionneur gg

  • Source de positrons polarisés

  • Applications basses energies:

  • Médicale : radiographie & radiothérapie

  • Muséologie

  • Sciences des matériaux

  • Cristallographie

Ee~20-100MeV

  • Applications de la fluorescence

  • nucléaire

  • Physique nucléaire

  • Sureté nucléaire

  • Gestion des déchets nucléaires

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Sp cifications de la source pour eli np

Spécifications de la source γ pour ELI-NP

  • Energies γ (Eγ) : 0.2 – 19.5 MeV

  • Largeur spectrale (ΔE/E) : 0.5%

  • Densité spectrale (flux) : 5000 γ/(s.eV)

  • Polarisation linéaire : 95%

  • LINAC multi-bunch à 100Hz

    +

    circulateur optique

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Design g n ral de la source

Design général de la source γ

  • 2 points d’interactions :

    • 1 lasers 200mJ [email protected] (3.5ps) par point d’interaction

    • LINAC hybride bandes S et C (~100 – 720 MeV)

Ee ≈ 600 MeV

Ee ≈ 280 MeV

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Projet de machine compton rayons gamma circulateur

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Syst me optique circulateur

Système optique : circulateur

Principe du circulateur

Paramètres « libres » pour optimiser le flux de γ

  • 2 miroirs paraboliques

    • Pas d’aberrations

  • Paires de miroirs à faces parallèles (MPS) à chaque passage

    • Synchronisation indépendante passage par passage

    • Changement de plan d’interaction à chaque passage

  • Angle d’incidence constant (pour une faible largeur spectrale)

  • Angle d’incidence

  • Puissance laser

  • Waist (ω0) au point d’interaction

  • Nombre de passages

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Design

Design

Simulations effectuées sous Matlab et Code V

Design du circulateur

Parallélisme des paires de miroirs à face parallèles

Flux relatif

  • ω0↑ => flux ↓

    flux ↓

  • ϕ ↑ =>

    Nb passages ↑=> flux ↑

  • Optimisation

Flux γ/(s.eV)

Flux

=> 32 passages, φ = 7.54°

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Alignement

Alignement

Alignement global du système = superposition des 32 passages

Action sur l’alignement

  • Tilts de l’injection (M0)

  • Tilts + déplacement d’un miroir parabolique (M2)

    => N° degrés de liberté = 7

Flux relatif

Pré-alignement à 20 μrad,μm

Distance moyenne au barycentre (µm)

Tolérances (μrad, μm)

Système aligné

Algorithme d’alignement

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz

Flux relatif


Synchronisation

Synchronisation

Synchronisation des pulses laser avec les paquets d’électrons

Action sur la synchronisation

  • Rotation des paires de miroirs à faces parallèles (MPS)

Flux relatif

Δt = 200 fs=> 1% de pertes

Δt (fs)

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Performances

Simulation réaliste de l’algorithme d’alignement

maximisation du flux

Performances

  • Gain total du circulateur par rapport à un simple passage (toute pertes comprises) ≈ 30

Flux relatif

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Conclusion

Conclusion

  • Nouveau système optique développé en collaboration avec les entreprises ALSYOM et AMPLITUDE

  • Performances requises atteignables

    • Flux > 5000γ/(s.eV)

    • Polarisation linéaire > 99%

    • Largeur spectrale < 0.5%

  • dépôt du dossier début Octobre

  • Attente de la réponse

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Merci pour votre attention

Merci pour votre attention

Journées Accélérateurs 2013 - Kevin Dupraz


Syst me de synchronisation et d alignement

Système de synchronisation et d’alignement

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Polarisation

Polarisation

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