Cours accélérateurs ED physique de Grenoble

Johann Collot

Description

Les accélérateurs au
service de la science et
de la société
Johann Collot 2006Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble15000 accélérateurs (si on ne compte pas les écrans
cathodiques) dans le monde dont 99% utilisés hors
physique subatomique
Catégorie Nombre
haute énergie , E > 1 GeV 100 
radiothérapie 7500 
recherche biomédicale 800
production de radioisotopes médicaux 200 
industrie 1500 
Implanteurs ioniques 2000
traitement de surface 1000
Sources synchrotron 50
Science (1%) : Quelques exemples
- ESRF
- Large Hadron Collider (CERN) : LHC
- International Linear Collider : ILC
- Compact LInear Collider : CLIC
Johann Collot 2006Cours Accélérateurs ED Phy. Grenobleterminal HTsource de
protons générateurs de Cockroft-Walton
Condensateur
Fermilab
Chicago
Diode
Transfo
tension alternative
Paul Scherrer
Institute : Zurich
800 kV
Anneau de répartition du champ
Johann Collot 2006Cours Accélérateurs ED Phy. GrenobleLinacs d'Alvarez et à cavités latéralement couplées
linac d'AlvarezFermilab protons
0,750 M eV - 116 M eV
200 M Hz
linac à cavités latéralement couplées
protons
116 M eV – 400 M eV
805 M Hz
Johann Collot 2006Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble-Linac : e ESRF httP://www.esrf.fr/Accelerators
énergie : 200 M eV
courant : 25 - 250 mA
- train d'e : 1000 - 2 ns (paquet unique ou
multi-paquets)
taux de répétition : 1-10 Hz
guides accélérateur : 2 x 6 m ( λ/3 – 18 M V/ m)
Bo oster = synchrotron
...

Sujets

• cours

Informations

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• Nombre de lectures: 244
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Extrait

Johann Collot 

es ccélérateurs au L a service de la science et de la société

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

2060

15000 accélérateurs (si on ne compte pas les écrans cathodiques) dans le monde dont 99% utilisés hors physique subatomique

Catégorie haute énergie , E > 1 GeV radiothérapie recherche biomédicale production de radioisotopes médicaux industrie Implanteurs ioniques traitement de surface Sources synchrotron

Science (1%) : Quelques exemples - ESRF     - Large H llide (CERN) : LHC adron Co r - International Linear Collider : ILC   - Comp ear Collider : CLIC act LIn

Johann Collot  

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

Nombre  100  7500  800 200  1500  2000 1000 50

2006

source de proton

géné lton-taWrkfoC co sedurtera

Paul Scherrer Institute : ic Zur h 800 kV  

Johann Collot 

Condensateur Fermilab Chicago Diode Transfo tension alternativ

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

terminal HT

Anneau de répartition du champ  

2006

Linacs d'Alvarez et àitav célas téoc tlpularnemeées

Fermilab

Johann Collot 

linac d'Alvarez protons

protons 0,750 MeV - 116 MeV 200 MHz

linac à cavités latéralement couplées    protons 116 MeV – 400 MeV 805 MHz

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

2006

 ESRF     

httP/:/www.esrf.fr/Accelerators

- Linac : e   énergie : 200 MeV courant : 25 - 250 mA    train d'e -  2 ns (paquet unique ou: 1000 -    i-p quets) mult a  aux de répétition : 1-10 Hz t guides accélérateur : 2 x 6 m (λ )/3 – 18 MV/ m Booster = synchrotron    -énergie : 6 GeV Anneau de stockage : 1 2,1 0ttnaec:  -émi ncreféon30: e cric-  -7 0    r .    m m  da - m  circonférence : 844,4 -taux de répétition : 10 Hz -courant  : 200 mA -3 arcs et 3 sections droites -émittance : 4 10 -9 m . rad -13 cellules (FODO) / arcs   -16 secteurs identiques (type Chasmann -Green) : RF (type LEP) dans 1 section droite-2 cavités  -1 section droite pour les sources  352,2 foncti MHz , 3,65 MV max onnant à  -4 Dipôles ( 0,8 T x 2,45 m – 0,4 T x 0,2 m) -rayon de courbure des dipôles : 22 m  -20 Quadripôles -Champ de 0 –  s dipôles : 0,03 ,9 T     -14 Sextupôles -β max = 13,5 m => x max = 1,2 mm    =- D 3 à 80 cm     x

Johann Collot  

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

2006

Johann Collot 

 ESR F

Linac

Booster

Anneau de stockage  

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

2006

LHC : 7 TeV

SPS : 450 GeV

PS : 24 GeV

BOOSTER : 1.4 GeV  (synchrotron)

LINAC2 : 50 MeV ' Linac d Alvarez

RFQ : 750 keV  

Johann Collot 

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2060

Johann Collot 

Cours Accé

lér

ateurs ED Phy. Grenoble

2006

Paramètres principaux du LHC

Energie 0,45 – 7 TeV Champ dipolaire 0,54 – 8,4 T Luminositée 10 34 cm -2 s -1 Courant par faisceau 0,54 A période des paquets 25 ns Nbre de paquets 2808 nbre de particules / paquet 1,15 10 11 Energie stockée par faisceau 362 MJ Fréquence de révolution 11,24 kHz Fréquence HF 400,8 MHz Harmonique de la HF 35640 Tension d'accélération par tour 8-16 MV Émittance transverse normalisée  3,75μm.rad longueur rms des paquets 7,55 cm nbre d'ondes bétatron horizontal 63,28 nbre d'ondes bétatron horizontal 63,31 fonction bétatron aux croisements 0,5 m fonction bétatron max. dans les arcs 182,7 m fréquence synchrotron 62 – 21 Hz Puissance synchrotron totale dissipée par faisceau  3,6 kW Durée de vie du faisceau 22 h Temps d'accélération20 mn

Johann Collot  

Construction en cours démarrage pré s vu dan la seconde moitié de 2007  

Paramètres ions lourds ( Pb – Pb ) Energie dans le centre de masse Luminositée émittance normalisée transverse fonction bétatron aux croisements nombre de paquets

Cours Accélérateurs ED Phy. Grenoble

1150 TeV 1-2 10 27 cm -2 s -1 1,5 μm . rad 0,5 m 608

2006

Structure du LHC

8 octants identiques : 8 arcs, 8 sections droites, 16 suppresseurs de dispersion

arc : 23 cellules (FODO) de 2 quadripôles et 6 dipôles  + aimants de rrection ( Sextupôles , octupôles ...) co

suppresseur de dispersion :  8 dipôles + 4 quadripôle

sec i roite : t on d 12 quadripôles ( 4 x 3 de focalisation + aimants de séparation et recombinaison

8 cavités accélératrices supra   dans l'une des sections droites

Johann Collot 

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2006

Johann Collot 

Cours Accé

lér

ateurs ED Phy. Grenoble

2060