Les éléments magnétiques de SOLEIL

1. Les éléments magnétiques de SOLEIL • Les dipôles de l’ anneau • Les quadrupoles de l’ anneau • Les sextupoles de l’ anneau • Les insertions de la Phase 1 • Les mesures magnétiques

2. Table des aimants Soleil

3. Interface avec la chambre à vide La conception des aimants dépend beaucoup de la chambre à vide et du pompage , en particulier pour les quadrupoles et les sextupoles. Par contre les dipôles peuvent être en H .

4. Montage et installation des éléments magnétiques • L’anneau comporte 56 poutres de 5 types differents (longueur 2.5m à 4.8m ) • Chaque poutre optimisée pour son comportement vibratoire a 3 vérins et 2 points de translation • Les poutres ont une planéité de 50 microns par mètre • les aimants sont positionnés de manière fixe grâce à une famille de trous très précis

5. Compacité des éléments magnétiques et des équipements « vide »

6. Dipôles de l’anneau . Conception magnétique : aimant droit en H Les principales caractéristiques sont : Induction nominale : 1.71 T Entrefer: 37.00 mm Rayon de courbure : 5360.00 mm Angle de déflexion : 11.25 deg Longueur magnétique théorique: 1052.433 mm La zone utile radiale s’ étend sur X= ± 20 mm des deux cotés de la trajectoire centrale dont la flèche totale est 25.810 m Construction de l’aimant dipôle anneau La culasse du dipôle est constitué d’un empilage de tôles épaisseur 1.mm collées aux extrémités et soudées en partie centrale.

7. Conception magnétique des dipôles Les dipoles de SOLEIL ont une structure en H bien adapté magnétiquement au niveau d’ induction B= 1.71 Tesla et techniquement à leur installation “ à cheval” sur les poutres amont et aval. Le calcul 3D a été effectué avec le code TOSCA .

8. Dipôle Anneau prototype

9. Profil transverse dipôle anneau (intégration droite) Gradient résiduel faible Sextupole légèrement plus faible que calculé (dB/B = 2.10-4 à 20 mm) Probablement aussi du à une saturation moins prononcée Accord excellent théorie/mesure

10. Dipôle Anneau Profil longitudinal mesuré Profil de champ de fuite et longueur effective « Umbrella  effect» moins prononcé que prévu par le calcul Longueur effective en sortie plus longue de 1.2 mm que l’entrée Effet systématique à verifier sur la production de série

11. Le dipôle prototype booster a également été mesuré ( Chez SIGMAPHI)

12. Les Quadrupoles de l’ anneau Soleil a deux types de quadrupoles: • 128 quadrupoles courts (19.7T/m) • 32 quadrupoles longs (23T/m) Les circuits magnétiques sont dits en “ figure de 8”. Il n’ y a pas de flux qui passe dans le plan médian sauf en cas de saturation du fer. Les efforts magnétiques sont repris par des cales en aluminium très précises qui permettent le passage du pompage et des lignes de lumière. .

13. Quadrupole Magnetic Design The full 3D model of the quadrupole has been computed on TOSCA

14. Harmoniques de champ du quadrupole Le calcul 3D a déterminé le profil de la tôle et le chanfrein d’ extrêmité qui permet d’ ajuster la composante dodécapolaire

15. Paramètres des Quadrupoles Anneau Les Quadrupoles ont des alimentations électriques indépendantes

16. Conception mécanique des quadrupoles • Plaque interface avec la poutre et shims de position • Support intérieur anneau avec passage pompage • Support extérieur anneau avec passage lignes de lumière • Plaques d’ extrémité avec serrage et piétage des 2 quadrants • Système de référence géométrique

17. Interface Quadrupole – Chambre à vide

18. Interface Chambre à vide –Sextupoles à oreilles

19. Sextupoles compacts et sextupoles à oreilles

20. Sextupoles compacts Sextupoles à oreilles Nombre 88 32 Diamètre 73 mm 73 mm Longueur culasse 160 mm 160 mm Force 320 T/m² 320 T/m² Zone utile +-35 mm +-35 mm Correction Horizontale 7 mT.m ( 0.8mrad ) 7 mT.m ( 0.8mrad ) Correction Verticale 4.4 mT.m ( 0.5 mrad ) 4.4 mT.m ( 0.5 mrad ) Quadrupole Tourné 51.2 mT 51.2 mT Systematic Random Tolerances 18-poles 1.33 x10-3 3 x10-4 30-poles 5.0 x10-3 7 x10-4 Paramètres magnétiques des sextupoles +-

21. Correction Horizontale dans les Sextupoles La forme du champ Bz (x,s) créée par les correcteurs horizontaux ayant NI sur les pôles 1 et 3 et 2*NI sur le pôle 2 est compensée en sextupole

22. Insertions Magnétiques : HU80 et HU256

23. Caractéristiques des insertions magnétiques

24. HU640:onduleur électromagnétique

25. Onduleur électromagnétique HU256 Production du champ vertical Production du champ horizontal Chambre à vide Aluminium avec dépôt NEG Bobines de modulation pour le mode apériodique

26. BCD dipole comparison Bench • The reference magnet (dipole # 2) on the left and the series magnet • (dipole # k) are connected serial but with opposite polarities. • The stretched wire method gives directly the difference in field integral • (resolution 2.10-5 Tm).

27. Dedicated Harmonic Bench BMS ( Banc Multipolaire Soleil)

28. Z z x X S s Shimming of the quadrupole on the girder. • ( X,Z) and θs are adjusted by 4 washers and 1 lateral shim • (S) θx, θz are given mechanically.

29. Shimming process Initial error from construction Ø 300 μm (Systematic and Random) Measurement incertitude Ø 20 μm Z Iteration (at the begining of the campaign) Reproductibility of positioning + Report of girder axis Ø 30 μm X Orbit Tolerance Ø 60 μm Shimming Precision Ø 20 μm Shim thickness ± 5 μm dispersion error on the magnetic center X,Z

30. AMB: Banc de comparaison des dipoles Booster

31. Hall Provisoire de Mesures SOLEIL(CEA Saclay Orme des Merisiers)

32. Remerciements L’ auteur exprime ses chaleureux remerciements à toute l’équipe SOLEIL pour sa contribution aux travaux présentés et pour son aide dans la préparation de ce document.