Performances et nouveaux développements à SOLEIL

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Performances et nouveaux développements

à SOLEILJF. Lamarre Les Journées Accélérateurs - Roscoff 13 - 16 octobre 2013

SpectroscopiesTemps résolu (fs, ms)Très haute résolutionIn situ

Diffraction/DiffusionAutomatisation,

cinétiques, cohérence

Imagerie 3DHaute résolution

Contraste de phaseMulti-échelles

Chimie-Chimie-PhysiquePropriétés et réactivité des systèmesModèles et des systèmes complexes

PhysiquePropriétés fondamentales de la matière

Du système idéal aux systèmes complexesPropriétés nm à macroscopiques

Matériaux complexes Anciens, nanomatériaux

Conditions extrêmes

Biologie-SantéApproches intégratives de la

molécule aux tissus

PlateformesProjet de moyen et long termes, instrumentations complémentaires et support, interfaces R&D INRA-SOLEIL IPANEMA MICASOL COSMETOMIQUE

JF. Lamarre Les Journées Accélérateurs - Roscoff 13 - 16 octobre 2013 2

Centre national de Rayonnement Synchrotron

3600 Utilisateurs en 2012


Large spectre : 9 ordres de grandeur

26 Lignes de Lumière en service 6 sorties dipôles, 2 Infra-Rouge 18 sur

insertions, 3 autres en construction

HU65

HU256

HU256

HU256

W164

25 installés2 à venir

U20


EMMixt

e

HU640

Légende

U20

U20

U20

HU60

HU80

HU44

HU60

U20 HU36

HU52

HU80

U20

PM

WSV50

U18

U24

HU80

HU44 HU5

2

HU64

HU42

25 insertions actuellement installées : une panoplie très variée


HU640

U20U24

U18-CWSV50

HU256

HU80HU60HU52HU44HU42HU36

Nouvelle optique en opération depuis janvier

2012

Modification de la maille de SOLEIL

6

pour 2 insertions sous vide en positions

'cantées' sur section droite

longue

JF. Lamarre Les Journées Accélérateurs - Roscoff 13 - 16 octobre 2013

2 onduleurs sous vide (cantés)sur une même section droite de 12

mètres pour 2 lignes longues (150 m et 200

m)

7JF. Lamarre Les Journées Accélérateurs - Roscoff 13 - 16 octobre 2013

6,5 mrad entre insertions

26 lignes en service27 lignes a avoir vu du faisceau

8

Feedback de couplage 1%


5 modes de fonctionnement

9

5 feedbacks en opération : FBT, SOFB, FOFB, FB-Tune, FB-Couplage


Mode de remplissage En Operation Performance max. atteinte

Uniforme (416 paquets) 430 mA 500 mA

Hybride (312 paquets + 1 paquet isolé) 425 + 5 mA 425 + 10 mA

8 paquets 88 mA 110 mA

1 paquet 15 mA 20 mA

Low Alpha hybride (312 paquets + 1 paquet isolé)

4.7 ps rms 65 µA par paquet

2.5 ps rms10 µA par paquet

Tous en injection Top-Up

Temps de fonctionnement depuis 2007


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Disponibilité du faisceau pour les Lignes

2007 2008 2009 2010 2011 201290%

100%

93.8%

95.7%96.4% 96.3%

98.4%

96.1%2.0%

1.1% 0.2%

4.2%3.2% 3.4% 3.7%

1.6%3.9% Pannes

Injection

Faisceau disponible



Temps de pannes par équipement en 2011 (80h) et 2012 (207h)

13

MTBF : temps moyen entre 2 pannesMTTR : temps moyen d’une panne


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Calendrier de fonctionnement


mar 01 . . . ven 01 M M M ven 01 . . . lun 01 A A A mer 01 . . . sam 01 M M M lun 01 A A A jeu 01 . . . dim 01 A A A mar 01 Cp B B ven 01 S S S dim 01 M M Mmer 02 . . . sam 02 M M M sam 02 . . . mar 02 T T T jeu 02 . . . dim 02 M M M mar 02 T T T ven 02 . . . lun 02 A A A mer 02 M M M sam 02 S S S lun 02 A A Tvjeu 03 . . . dim 03 M M M dim 03 . . . mer 03 M M M ven 03 A A A lun 03 A A A mer 03 M M M sam 03 . . . mar 03 A A A jeu 03 M M M dim 03 S S S mar 03 Cp B Bven 04 . . . lun 04 A A A lun 04 . . . jeu 04 M M M sam 04 A A A mar 04 T T T jeu 04 M M M dim 04 . . . mer 04 M M M ven 04 M M M lun 04 A A A mer 04 M M Msam 05 . . . mar 05 T T T mar 05 . . . ven 05 M M M dim 05 A A A mer 05 M M M ven 05 M M M lun 05 . . . jeu 05 M M M sam 05 M M M mar 05 L L L jeu 05 M M Mdim 06 . . . mer 06 M M M mer 06 . . . sam 06 M M M lun 06 A A A jeu 06 M M M sam 06 M M M mar 06 . . . ven 06 M M M dim 06 M M M mer 06 L L L ven 06 M M Mlun 07 . . . jeu 07 M M M jeu 07 . . . dim 07 M M M mar 07 M M M ven 07 M M M dim 07 M M M mer 07 . . . sam 07 M M M lun 07 A A A jeu 07 M M M sam 07 M M Mmar 08 . . . ven 08 M M M ven 08 A A A lun 08 A A A mer 08 M M M sam 08 M M M lun 08 A A A jeu 08 . . . dim 08 M M M mar 08 8 8 8 ven 08 M M M dim 08 M M Mmer 09 . . . sam 09 M M M sam 09 A A A mar 09 T T T jeu 09 M M M dim 09 M M M mar 09 T T T ven 09 . . . lun 09 A A Tv mer 09 8 8 8 sam 09 M M M lun 09 A A Tvjeu 10 . . . dim 10 M M M dim 10 A A A mer 10 M M M ven 10 M M M lun 10 A A A mer 10 M M M sam 10 . . . mar 10 Cp B B jeu 10 8 8 8 dim 10 M M M mar 10 Cp B Bven 11 . . . lun 11 A A A lun 11 A A A jeu 11 M M M sam 11 M M M mar 11 8 8 8 jeu 11 M M M dim 11 . . . mer 11 M M M ven 11 8 8 8 lun 11 A A Tv mer 11 M M Msam 12 . . . mar 12 T T T mar 12 M M M ven 12 M M M dim 12 M M M mer 12 8 8 8 ven 12 M M M lun 12 . . . jeu 12 M M M sam 12 8 8 8 mar 12 Cp B B jeu 12 M M Mdim 13 . . . mer 13 M M M mer 13 M M M sam 13 M M M lun 13 A A A jeu 13 8 8 8 sam 13 M M M mar 13 . . . ven 13 M M M dim 13 8 8 8 mer 13 M M M ven 13 M M Mlun 14 . . . jeu 14 M M M jeu 14 M M M dim 14 M M M mar 14 T T T ven 14 8 8 8 dim 14 M M M mer 14 . . . sam 14 M M M lun 14 . . . jeu 14 M M M sam 14 L L Lmar 15 . . . ven 15 M M M ven 15 M M M lun 15 A A A mer 15 M M M sam 15 8 8 8 lun 15 A A A jeu 15 . . . dim 15 M M M mar 15 . . . ven 15 M M M dim 15 L L Lmer 16 . . . sam 16 M M M sam 16 M M M mar 16 T T T jeu 16 M M M dim 16 8 8 8 mar 16 T T T ven 16 . . . lun 16 A A Tv mer 16 . . . sam 16 M M M lun 16 A A Ajeu 17 . . . dim 17 M M M dim 17 M M M mer 17 M M M ven 17 M M M lun 17 A A A mer 17 M M M sam 17 . . . mar 17 Cp B B jeu 17 . . . dim 17 M M M mar 17 A A Aven 18 . . . lun 18 A A A lun 18 A A A jeu 18 M M M sam 18 M M M mar 18 S S S jeu 18 M M M dim 18 . . . mer 18 M M M ven 18 . . . lun 18 A A Tv mer 18 A A Asam 19 . . . mar 19 T T T mar 19 T T T ven 19 M M M dim 19 M M M mer 19 S S S ven 19 M M M lun 19 . . . jeu 19 M M M sam 19 . . . mar 19 A A A jeu 19 A A Adim 20 . . . mer 20 M M M mer 20 M M M sam 20 M M M lun 20 A A A jeu 20 S S S sam 20 M M M mar 20 . . . ven 20 M M M dim 20 . . . mer 20 M M M ven 20 . . .lun 21 . . . jeu 21 M M M jeu 21 M M M dim 21 M M M mar 21 T T T ven 21 S S S dim 21 M M M mer 21 . . . sam 21 M M M lun 21 . . . jeu 21 M M M sam 21 . . .mar 22 . . . ven 22 M M M ven 22 M M M lun 22 . . . mer 22 M M M sam 22 S S S lun 22 A A A jeu 22 . . . dim 22 M M M mar 22 . . . ven 22 M M M dim 22 . . .mer 23 . . . sam 23 M M M sam 23 L L L mar 23 . . . jeu 23 M M M dim 23 S S S mar 23 T T T ven 23 . . . lun 23 A A Tv mer 23 . . . sam 23 M M M lun 23 . . .jeu 24 A A A dim 24 M M M dim 24 L L L mer 24 . . . ven 24 M M M lun 24 A A A mer 24 M M M sam 24 . . . mar 24 Cp B B jeu 24 . . . dim 24 M M M mar 24 . . .ven 25 A A A lun 25 . . . lun 25 A A A jeu 25 . . . sam 25 M M M mar 25 L L L jeu 25 M M M dim 25 . . . mer 25 M M M ven 25 A A A lun 25 A A Tv mer 25 . . .sam 26 A A A mar 26 . . . mar 26 T T T ven 26 . . . dim 26 M M M mer 26 L L L ven 26 M M M lun 26 . . . jeu 26 M M M sam 26 A A A mar 26 Cp B B jeu 26 . . .dim 27 A A A mer 27 . . . mer 27 M M M sam 27 . . . lun 27 A A A jeu 27 T T T sam 27 M M M mar 27 . . . ven 27 M M M dim 27 A A A mer 27 M M M ven 27 . . .lun 28 A A A jeu 28 . . . jeu 28 M M M dim 28 . . . mar 28 T T T ven 28 M M M dim 28 M M M mer 28 . . . sam 28 M M M lun 28 A A A jeu 28 M M M sam 28 . . .mar 29 M M M ven 29 M M M lun 29 . . . mer 29 M M M sam 29 M M M lun 29 . . . jeu 29 . . . dim 29 M M M mar 29 S S S ven 29 M M M dim 29 . . .mer 30 M M M sam 30 M M M mar 30 . . . jeu 30 M M M dim 30 M M M mar 30 . . . ven 30 A A A lun 30 A A Tv mer 30 S S S sam 30 M M M lun 30 . . .jeu 31 M M M dim 31 M M M ven 31 M M M mer 31 . . . sam 31 A A A jeu 31 S S S mar 31 . . .

2760 heures de janvier à juillet 1632 heures de août à décembre Users meeting 23 & 24 janvier 2013 Décompte année 2013 Ecole HERCULES 18 au 21 mars 2013

M 3624 heures 430 mA Multibunch Top-Up (Uniforme ou Hybride)8 288 heures 100 mA 8 paquets Top-UpS 288 heures 10 mA 1 paquet Top-UpL 192 heures Low -Alpha Top-UpB 128 heures BeamlinesT 408 heures Tests RP (périodiques le mardi matin, Hall évacué le mardi soir) ou conditions faisceau particulières

Cp 64 heures Contrôles RP périodiques (7 contrôles par semestre) de 7h à 12hTv 24 heures Tests RP de validation (4 tests par semestre -> 3 sur les 9 possibles) faisceau Lignes redonné à 10h Arrêt 14,3 Semaines

5016 heures Faisceau Lignes Fonctionnement 37,9 Semaines OuvrésTv A 1344 heures Temps Accélérateurs Lignes Arrêt 1 23 j 15 j

. 2400 heures Arrêt Machine Run 1 32 j 4,6 sem 24 j Arrêt 2 11 j 9 j365,0 j Verif Run 2 45 j 6,4 sem 36 j Arrêt 3 11 j 8 j

Run 3 87 j 12,4 sem 72 j Arrêt 4 32 j 23 jl 209 Jours Faisceau Lignes Run 4 45 j 6,4 sem 36 j Arrêt 5 11 j 10 j

Tv A 56 Jours Temps Machine Run 5 56 j 8,0 sem 41 j Arrêt 7 12 j 1 j. 100 Jours Arrêt Machine 14,3 semaines Total 265 j 209 j Total 100 j 66 j

Fonctionnement 37,9 semaines

juil 2013 août 2013 sept 2013 oct 2013 nov 2013 déc 2013janv 2013 févr 2013 mars 2013 avr 2013 mai 2013 juin 2013

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Position et angle d’un point sourcesur une semaine


1 semaine

1 µm or µrad

plan horizontal

1 µm or µrad

plan vertical

X

X’

Y

Y’

Point source Ligne Nanoscopium

critères stabilité

(voir poster JC. Denard)

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Stabilité sur lignes dipôles


• Introduction des XBPM des têtes de lignes dipôles dans le feed-back lent d'orbite XBPM considéré pour comme un eBPM Possible car mesure fiable du XBPM dans le temps (pas d'onduleur, pas de

dépendance du gap ou de la phase)

En opération depuis janvier 2013

Lignes dériveRMS sans

XBPMs

dériveRMS avec

XBPMs

Gainstabilité

ODE 1.25 µm 0.37 µm 3.3METRO 0.46 µm 0.24 µm 1.9SAMBA 0.38 µm 0.23 µm 1.7DIFFABS 0.33 µm 0.16 µm 2.1

Position verticale du faisceau mesurée sur le 2ème XBPM (non inclus dans feed-back d'orbite) des têtes de lignes dipôles METROLOGIE, SAMBA et DIFFABS.Le 1er XBPM est alternativement introduit ou retiré du feed-back d'orbite -> l'amélioration de la stabilité verticale peut être vu quand le SOFB fonctionne avec les XBPM.

Dérive (rms) relevée sur le 2ème XBPM, avec et sans introduction du 1er XBPM dans le SOFB

Stabilité verticale améliorée d'un facteur 2 à 3

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Régulation de la température du tunnel


21° ± 0.1°C

1°C

Mesures vibratoiresliées à l’activité sur le site

Juin 2012, semaine 24, mesures sur quadrupôle de l’anneau


Activités humaines, traffic routier, … Géophones installés dans l’anneau de stockage, sur les

lignes, et à l’exterieurs des batiments

Stabilité de la position du faisceauà court terme


Plan vertical

FOFB ONFOFB OFF

FOFB ON

FOFB OFF

Stabilité moyenne sur l’ensemble des BPM f ~300 nm (0.1-500 Hz ) -> 200 nm RMS au milieu des sections droites

Fiabilité des équipements: conception et réalisation d’une alimentation de rechange pour les dipôles de l’anneau 580A / 610V.

FEMTOSLICING en cours d'installation: génération d'impulsion faisceau dans la gamme de 100 fs pour 2 lignes de lumière.

3 nouvelles lignes en construction : 1 ligne longue ANATOMIX (U20), ROCK (dipôle) et PUMA (W164)

Conception et réalisation de nouvelles insertions: Cryo-Ready, rechanges,

Amplificateurs à semi-conducteurs à 500 MHz

Projets en cours et en développement


Fiabilité, versatilité et innovation

Projets en cours et en dévellopement


Fiabilité, versatilité et innovation

Multipôle Pulsé (Multipole Injection Kicker) en phase de conception (voir poster de P. Lebasque)

Wiggler Robinson en phase de conception (voir présentation orale de H.Abualrob)

Faisceau Rond en phase d'étude

Et a plus long terme: un USR dans le tunnel actuel de l'anneau ?

Alimentations dipôles de rechange 580A / 610V


Alimentation développée et réalisée par SOLEILTopologie basée sur 2 convertisseurs entrelacés, à la fréquence de découpage

10kHz.Rendement en puissance excellent : 95,5%

Inverseur

+/-10ppm

Stabilité du champ magnétique (8 hours)

Onduleur Plan Hélicoïdal hybride (aimant permanent et Electromagnétique)


• La position horizontal du faisceau d’électron n’est déplacé que de 10µm (FFWD analogique)

• Gap min. 14.7 mm• Courant bobine principale bascule de

+350A à -350 A en 100ms

• Installé en mars 2012

(voir présentation orale P. Berteaud)

500 MHz - 9 kW (16 modules) prototype en cours de test


Composants et modules validés après un essai de 1000 heures sans aucune dégradation des performances en termes de gain et l'efficacité.

-> En cours de fabrication un émetteur de 50 kW pour ThomX, un autre de 70 kW pour SESAME


Un groupe fonctionnement compétent

(poster de Y.Denis et S.Petit)

Fiabilisation de l’opération

wiggler

Femto paquet d’électron

faisceau d’électron30 ps

Pulse laserfemtosecond

100 fs

Séparation spatialeDispersion aimant de courbure

lW

interaction electron-photon dans le wiggler ‘modulateur’

femtosecond x-rays

Femto-Slicinggénération de faisceau de 100 fs


lasermodulateur

U20 (radiator1)Section droite

courte

Section droitemoyenne

HU80 (radiator2)Section droite

moyenne

: Bending Magnet

3 mJ, 30 fs, 2.5 kHz

Laser

ModulateurWiggler

Period = 164 mmLength = 3.28 mMax. Field = 1.63 T

(voir poster MA. Tordeux)





Cabane Laser

(effet du rayonnement sur les équipements) voir poster N. Hubert)

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THOMX ( en cours de construction ): une source compacte de rayon X, directionnel,

avec des performances élevées, monochromatique, et d'énergie réglable pour une application à la science médicale (imagerie et la thérapie), aux sciences sociales (art du patrimoine), de la technologie et de l'industrie.

(voir poster de El. Ajjouri - BPM et Stripline) (voir poster de P. Alexandre - Kicker)

LUNEX5 (R&D): design d'une source de 5ème génération, basée sur l'accélération laser-plasma. (voir poster ME. Couprie et présentation orale de A. Loulergue)

CILEX: participation à la création d'un centre de classe mondiale pour la recherche fondamentale et appliquée en utilisant un laser de grande puissance.

SOLEIL + MAX-IV: très forte collaboration sur différentes thématiques (accélérateurs, contrôle commande et lignes de lumière)

Un pôle accélérateur fort et impliqué



Merci de votre attention

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Performances et nouveaux développements à SOLEIL