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Présentation réalisée par Bruno MERCIER Responsable du groupe Vide au LAL Décembre 2010 PowerPoint PPT Presentation


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Présentation réalisée par Bruno MERCIER Responsable du groupe Vide au LAL Décembre 2010. Anneaux de collisions SUPERB. Circonférence des deux anneaux ~ 1258 m. HER 7 Gev (positrons) LER 4GEV (électrons).

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Présentation réalisée par Bruno MERCIER Responsable du groupe Vide au LAL Décembre 2010

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Presentation Transcript


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Présentation réalisée par Bruno MERCIER

Responsable du groupe Vide au LAL

Décembre 2010


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Anneaux de collisions SUPERB

Circonférence des deux anneaux ~ 1258 m

HER 7 Gev (positrons) LER 4GEV (électrons)

Augmentation de la luminosité (nombre d’événement par unité de section efficace et par temps )

Faible émittance, faible taille du faisceau,

Au point d’impact grand angle d’interaction (Piwinski angle) et interaction au point de focale des 2 faisceaux (crab waist)

Super-Factories

Factories

Storage rings


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

La désorption par impact ionique Cell HER#2

Ionisation du gaz résiduel par le faisceau

Le mécanisme:

Accélérations de ces ions par le champ électrique du faisceau (e+,p)

L’Impact ions surface engendre une désorption moléculaire

Le paramètre important

Type de matériaux, état de surface, énergie et type de la particule, angle d’incidence, dose de particule

Rendement =molécules désorbées

ions incidentes

Déterminer expérimentalement

Baked

stainless steel

Ion N2+

A.G. Mathewson, CERN ISR-VA/76-5


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Ordre de grandeur du flux ionique

Ionisation simple, densité moléculaire et électronique uniforme

[1] Neutralisation of accelerator beams by ionisation of the residual gas Y. Baconnier, A. Poncet and P.F. Tavares CERN

[1] Section efficace d’ionisation [email protected] Gev = 32.10-24 m2

Pression [email protected] P= 10-9 mbar

Courant moyen I=1,892 A

ion = 1010 ions/s/m

Pour SuperB le flux de photon sera environ 1 milliard de fois plus important

Energie moyenne des ions arrivant sur la surface

Le champ électrique engendré par le faisceau en fonction de la distance r / au centre du faisceau

Pour un faisceau circulaire avec un profil gaussien

I=1.892 A

0 = 7.211 m en x

Et (V/m)

T =4.292 ns

 = 16.67 ps

T temps entre 2 paquets

 durée d’un paquet

I courant moyen

0 dimension rms faisceau

X 0

[2] The ion impact energy on the LHC vacuum chamber walls O.B. Malyshev CERN


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Energie moyenne des ions arrivant sur la surface (suite)

Principe du programme de simulation

n parties

Distribution Gaussienne du faisceau e+

Distribution Gaussienne des ions

Ionisation

T

Découpage du faisceau e+ en n parties

Générer une gaussienne pour chaque partie (position des ions) ind = nbre d’ions simulés

Appliquer le champ électrique à chaque ion

Déterminer sa nouvelle position, sa vitesse et son énergie pour t = /n

Test si sa position est supérieur au rayon R de la chambre

Test si fin du bunch

non

oui

Espace de glissement pendant T

Déterminer sa nouvelle position

Test si sa position est supérieur au rayon R de la chambre

non


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Energie moyenne des ions arrivant sur la surface (suite)

Les temps de calcul sont importants (nbre de particules, nbre de paquets et découpage faisceau en n parties)

Les résultats:

Nbre de particules simulés ind =1000

I = 1.892 A

0 = 7.211 m

T =4.292 ns

Découpage en n=100 parties

R=47.5 mm

 = 16.67 ps

Ion H2+ Em 7.6 Kev

Prendre en compte la géométrie du faisceau et de la chambre, faire varier les différents paramètres du programmes (nombre de particules, nombre de découpage,..), …..

Ion Ch4+ Em 1.5 Kev

Ion Co+ Em 1.2 Kev

Ion Co2+ Em 1.1 Kev

E (ev)

Ion H2+

Ind=1037 particules

E (ev)

Ion CO+

Ind=1037 particules

N=100 parties

N=100 parties

50 bunch

150 bunch

Position d’ionisation (m)

Position d’ionisation (m)


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Energie moyenne des ions arrivant sur la surface (suite)

Ion CO+

Ind=1037 particules

Différents parcours des ions pour 3 positions différentes d’ionisation

E (ev)

N=100 parties

Énergie (ev)

150 bunch

Position d’ionisation (m)

Distance en m


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Le rendement de désorption

M. P. Lozano « Ion-induced desorption yeld measurements from copper and aluminium » Vacuum 67 (2002)

Les mesures expérimentales

Sur du cuivre OFHC étuvé et à la température ambiante

G. Hulla « low energy ion induced desorption on technical surfaces at room temperature » Thèse Cern (2009)

Ion H2+ Em 7.6 Kev

Ion Ch4+ Em 1.5 Kev

Ion Co+ Em 1.2 Kev

Ion Co2+ Em 1.1 Kev

Les rendements de désorption

extrapolation


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Le rendement de désorption (suite)

Pour superB (HER#2)

ion = 2.1014 ions/cm2/an

7 keV, Cu Baked, CO+

G. Hulla, PhD Thesis, Vienna Tech. U, 2009

Pas d’effet de conditionnement pour ces doses d’ions


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Simulation de la désorption ionique sur HER#2

le modèle de désorption ionique multi-gaz

Simulation avec le programme VASCO

A. Rossi Vasco (Vacuum Stability code) multi-gas code to calculate gas density profile in a UHV system. Project-Note-344 Cern (2004)

Simulation de HER#2 avec son dégazage photonique et son pompage distribué

Pression (mbar)

Distance en cm


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Simulation de la désorption ionique sur HER#2 (suite)

Courant moyen I=1.892 A

[1] Section efficace d’ionisation E=6.7 Gev

H2 = 32.10-24 m2

Ch4  = 168.10-24 m2

Simulation HER#2 avec pompage distribué, désorption photonique et ionique

Co  = 190.10-24 m2

Co2  = 298.10-24 m2

[1] Neutralisation of accelerator beams by ionisation of the residual gas Y. Baconnier, A. Poncet and P.F. Tavares CERN

Pression (mbar)

Les rendements de désorption

Distance en cm

La désorption ionique dans ces conditions reste négligeable


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Simulation de la désorption ionique sur HER#2 (suite)

Évolution de la pression en fonction du courant moyen

Simulation HER#2 pour x=2045.5 cm avec pompage distribué, désorption photonique (constante) et ionique

Simulation HER#2 pour x=1479.5 cm sans pompage distribué dans les aimants, désorption photonique (constante) et ionique

Pression (mbar)

Pression (mbar)

Courant moyen en A

Divergence pour un courant critique Ic = 72 A

Divergence pour Ic = 5.2 A

I=1.892 A [email protected]%, (H2 et CO2)@ 30% et [email protected]%


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

Simulation de la désorption ionique sur HER#2 (suite)

Évolution de la pression en fonction du courant moyen

Simulation HER#2 pour x=766.5 cm sans pompage distribué dans les aimants, désorption photonique et ionique

Pression (mbar)

avec des Rendements  plus défavorables

Ic passe de 5,2 A à 3.5 A

Calcul analytique du courant critique

[email protected] Gev = 32.10-24 m2

(système simple et modèle gaz indépendant)

 = 1

I=1,892 A

ST capacité totale du pompage distribué sur L

Divergence pour

avec

L=5,68 m

ST=0

Ic = 29 A

C conductance

S=60 l/s

S/2

S/2

C=7 l/s

ST=225 l/s

Ic = 225 A


Pr sentation r alis e par bruno mercier responsable du groupe vide au lal d cembre 2010

En conclusion

La désorption ionique est négligeable pour un pompage (non saturé) distribué à l’intérieur des chambres pour HER#2

La désorption ionique peut avoir une influence par exemple au point d’impact ou la chambre est longue et de faible diamètre et ou il est difficile de mettre un pompage distribué ???

Dans des cas critiques, nécessité d’améliorer la simulation

Déterminer plus précisément l’énergie d’impact des ions

Prendre en compte la géométrie du faisceau et de la chambre,…

Peu de données sur les rendements de désorption ionique de matériaux. ( variation importante des rendements en fonction des sources)


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