Les accélérateurs de SOLEIL

1. Les accélérateurs de SOLEIL Un Anneau de Stockage 2,75 GeV, 354 m => délivrant du faisceau à 43 lignes de lumière possible : 22 sur aimants de courbure 21 sur insertions

2. Les accélérateurs de SOLEIL Un Linac construit par THALES: 100 MeV, 16,5 m, 3 Hz, 8 nC Avec 2 sections accélératrices récupérées du LIL/CERN, construites il y a ~20 ans par le LAL !

3. Les accélérateurs de SOLEIL Un Booster synchrotron 100 MeV => 2,75 GeV, 157 m, 3 Hz,

4. Storage Ring parameters

5. Storage Ring Optical functions 24 Straight sections: 4 Long: 12 m 12 Medium: 7 m 8 Short: 3.6 m One of the 4 super-periods

6. Sizes and divergences at Source points

7. Excellentes Performances de la Machine SOLEIL • Commissioning réalisé en un temps record : • 1ers photons envoyés sur une ligne après 6 semaines de tests • 300 mA atteints après seulement 8 semaines de test faisceau • Excellente qualité des aimants et de leur alignement • Orbite naturelle de faible amplitude • Très faible couplage naturel (< 0.3% sans correction) • Peu d’amplification des vibrations par les supports d’aimants • Bonne stabilité naturelle de position • Beaucoup d’innovations technologiques: • Cavités RF supra spécifique SOLEIL • Amplis RF de forte puissance à transistors • Utilisation prédominante de chambres à vide avec dépôt NEG • Onduleurs innovants (HU640, HU256, WSV50, EMPHU,..) • Système de contrôle TANGO • …

8. Dedicated superconducting RF cavities Ce 1er cryomodule seul permet un fonctionnement jusqu’à 300 mA. Un 2nd cryomodule en construction (ACCEL) nécessaire pour atteindre 500 mA (2008)

9. Storage Ring RF plant4 x 190 kW power amplifiers 190 kW @ 352 MHz Gain = 52 dB Overall Efficiency (PS,..) ~50% Unique in the world

10. Measured Closed Orbits with all the correctors OFF. (BPM offsets included after BBA) H rms=3.1mm max=6.40mm V rms=0.41mm max=1.44mm => Excellent alignement des aimants. ~Inchangé un an plus tard.

11. Measured Closed Orbits with Correction 56 correctors in each plane and 120 BPMs. H rms = 42 mm max = 156 mm rms HCOR=1A V rms = 58 mm max = 185 mm rms VCOR=0.4A

12. Stabilité de position aux points sources Stabilité sur 8 heures de l’ordre de quelques mm.

13. Fluctuations rapides de position(sans fast orbit feedback) Amplitude intégrée entre 0 et 200 Hz < 3 microns !

14. Beam emittance measurements Optique visible à grandissement 2.6 Résolution 51 pl/mm convertisseur X  Visible Fente (« Pinhole ») Point source : Dipôle n°2 cellule 2 H : 25 µm V : 10 µm Optique X à grandissement 1.3 CCD Pinhole camera inside the tunnel x = 3.9 ± 0.25 nm.rad (design 3.75 @ 2.75 GeV) z = 0.011 ± 0.002 nm.rad Coupling ≲ 0.3 % without correction => Excellent magnet alignment

15. Storage Ring Vacuum system The NEG coated vacuum vessels of a cell (in yellow) Vacuum system for one typical cell Together with the Straight Sections chambers,~200 m of NEG coated Al chamber (56% of the ring) SOLEIL = first SR Machine with extensive use of NEG coated AL vessels

16. Vacuum conditioning • The conditioning of the vacuum vessels is progressing well. • Further improvements with regular activation of TiS pumps

17. Electromagnet Helical Undulator HU640 DESIRS

18. Electromagnet Helical Undulator HU256 CASSIOPEE, PLEIADES, ANTARES

19. Machine opération Courant de fonctionnement augmenté progressivement : 50 mA début 2007 => 250 mA en mars 2008

20. Machine opération Nombre de lignes ayant pris du faisceau pour chaque run de 2007 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 19/01 au 02/03 au 20/04 au 25/05 au 29/06 au 31/08 au 12/10 au 23/11 au 14/02 28/03 14/05 20/06 21/07 24/09 12/11 18/12

21. 14 lignes de lumière prennent du faisceau 7 lignes de lumière accueillent des utilisateurs externes 12 lignes de lumière supplémentaires sont en construction

22. Machine operation Disponibilité temps faisceau assez bon : 93.8% en 2007 (2640 heures de faisceau délivrées sur 2813 heures programmées).

23. Machine operation 14 mains fluctuations (9 due to storms)

24. Session Machine Session Lignes Best week ! 120 heures de faisceau continu

25. Objectifs 2008 • Délivrer 4000 heures de faisceau aux lignes (+1500 h machine soit au total 230 jours de fonctionnement) • Nouveau modes de fonctionnement : 500mA (avec 2nd cryomodule) injection continue “Top-Up” Opération avec 1 et 8 paquets • Améliorer la stabilité de position du faisceau : Compensation effets des Insertions Installation des X-BPMs dans les têtes de ligne Mise en service du Fast Orbit FeedBack • Construire, shimmer et installer de nouvelles Insertions • Installer de nouvelles têtes de ligne

26. Organisation

27. Compétences • Dynamique de faisceau • Machines circulaires • Linac • Optique Linéaire et non linéaire • Instabilités et impédances • Laser à électrons libres • Magnétisme • conception aimants et insertions (électro-aimants et aimants permanents • conception aimants pulsés rapides (kickers, septum,..) • Mesures magnétiques : Labo français le mieux équipé pour mesures d’aimants • Calcul magnetostatique 3D (Tosca, Radia) • Calcul rayonnement (SRW) • Radio-Fréquence • Ampli de forte puissance à transistors • Low level RF • Cavités supraconductrices

28. Compétences • Electronique de puissance • Alimentations continues de 100 W à 100 kW • Alimentations pulsées lentes (3 Hz) • Alimentations pulsées rapides (quelques msec) • Modulateurs de klystron (3 Ghz) • Electronique • analogique • digitale (FPGA, microcontrôleur) • feedbacks rapides (position, transverse, RF) • synchronisation (ps) • d’acquisition • automatisme • contrôle de motorisation • … • Contrôle commande • Hardware (PC et CPCI) • Software : TANGO • Réseaux

29. Compétences • Ultra-Vide • Dimensionnement pompage • Nettoyage • Etuvage • Banc de dépôt NEG • Mesures et automatisme • Diagnostiques de faisceau • Mesures d’émittance • Mesures de position (e- et X) • Imagerie visible et X • Mesures d’intensité • Mesures de longueurs de paquets (streak camera) • Radioprotection • Calculs blindage • Mesures rayonnement et activation • Dosimétrie • Systèmes interlockés (PSS)

30. Compétences • Et aussi • Alignement • Calculs thermo mécanique 3D • Mesures de vibrations • Cryogénie • Fonctionnement continu • … En fait tout ce qu’il faut pour : construire et exploiter les accélérateurs de SOLEIL

31. Conclusions La phase de construction n’est pas encore totalement achevée Exploiter et maintenir SOLEIL au meilleur niveau de performances nécessite de conserver toutes les ressources et les compétences existantes Cependant une réflexion sur un “plan moyen terme” vient d’être lancée par le dG Dans ce cadre, SOLEIL pourra être amené à lancer de nouveaux développements. C’est dans ce contexte que SOLEIL pourrait bénéficier d’une synergie avec les équipes et les compétences complémentaires du LAL

32. Contacts Dynamique faisceau => Amor NADJI Effets Collectifs => Ryutaro NAGAOKA Magnétisme/LEL => Marie-Emmanuelle COUPRIE RF/LINAC => Patrick MARCHAND Alimentations et EP => Pierre LEBASQUE Diagnostiques => Jean-Claude DENARD Ultra-Vide => Christian HERBEAUX Radioprotection => Jean-Baptiste PRUVOST Autres,.. => Jean-Marc FILHOL