Porquerolles - 5,6 et 7 octobre 2003Porquerolles - 5,6 et 7 octobre 2003

ELYSE

Essonne

Conseil Régional d'Ile de France

ELYSE

CENTRE DE CINETIQUE RAPIDECENTRE DE CINETIQUE RAPIDE

PhotoPhotolyselyse RadioRadiolyselyse

LASER - fs ACCELERATEUR - ps

Centre d ’accueil d ’expériences de Chimie et BiologieCentre d ’accueil d ’expériences de Chimie et Biologie

Thèmes de recherche

-  propriétés des métaux ayant des valences inhabituelles – - propriétés dépendantes du noyau des agrégats métalliques– -  compétition entre solvatation/attachement de l’électron – -  radiolyse de solvants non aqueux– -  propriétés de l’électron solvaté dans différents solvants – -  dynamique de solvatation des anions – -  réactions radicalaires à haute température – -  cinétique des systèmes micro-hétérogènes (matériaux nanoporeux) – -  radiolyse des hydrocarbones – -  protonation d’espèces chimiques transitoires– -  chimie des polymères (polymérisation et dégradation) – -  transfert de charge et réactions radicalaires en biochimie – -  mécanismes radicalaires des médicaments

Cahier des charges de l’accélérateur Durée d ’impulsion 5 ps Charge 1 nC Energie de 4 à 9 MeV Fréquence 50 Hz Dispersion 2,5 % diamètre sur cible 20 mm faible courant d’obscurité : Qmacro/Qlaser ~ 1%

Quelques Dates

1997 - 1er Comité de pilotage, choix: accélérateur photo-déclenché, achat du laser 1998 - choix du pour réalisation de l ’accélérateur – installation laser 1999 - choix de l ’entreprise ETPI pour la réalisation du bâtiment 2000 - début des travaux de construction du 349 – création du 2001 : réception du bâtiment, déménagement accélérateur et laser au 349 2002 : premier faisceau – 9 MeV 2003 : obtention 5 ps – 2 nC

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125

0

100

200

300

400

500

600

700

800

6 ps

Data: A02_BModel: Gauss Chi^2/DoF = 1124.29743R^2 = 0.96166 y0 76.66659 ±3.71911xc 82.45716 ±0.07628w 6.02922 ±0.1607A 4745.40507 ±119.86435

un

ité a

rbitr

air

e

durée (ps)

mesures 16 mai 2003ajustement gaussien

Schéma de l’accélérateur

ProductionProductionDes électrons Des électrons

accélérationaccélération

transporttransport

Diagnostics

1 m

Implantation

Salle des baies Salle de contrôle

Salle de détection n1

Salle de détection n2

Salle de préparation

Salle machine

ascenseur local technique

local stockage

N

S

E O

2ème sous-sol2ème sous-sol

Aires expérimentales

KK MM AA

Salle accélérateur

Schéma du laser

Laser Nd :YVO41064 nm – 2 continu4,5 W

Oscillateur Ti : Sa790 nm10 nJ – 90 fs78,9 MHz

Tripleur266 nm40 µJ – 2 ps1 à 50 Hz

Tsunami

~ 15 m de transport

~ 3 m de transport

790 nm0,8 mJ 1 à 50 Hz

790 nm0,8 mJ 950 Hz

Millenia V

ELYSE - LASER

femtoscope

532 nm

790 nm

CCD

250 ps

527 nmLaser Nd :YLF1054 nm – 2 Q-switch9 mJ - 9 W1 kHz

Merlin90 fs Amplificateur

Ti : Sa

2 ps

PHOTOLYSE

RADIOLYSE

Canon HF

Quartz pilote78,9 MHz

X 38HF - 3 GHz

Spitfire

Laser790 nm – 90 fs950 kHz – 800 µJ

790 nm - 2 ps1 – 50 Hz – 800 µJ

266 nm - 2 ps 1- 50 Hz - 40 µJIncidence normale

Spot laser

5 mm

Photocathode Cs2Te - r = 1% - = 20 mm

Cs = 16 nm

Te = 20 nm

Canon HFSection acc.

photocathode dans leCanon HF

Chambre de préparation

Substrat Cuivre

Chambre de Préparation

CP sur accélérateur

Creuset Te et Cs

Four et microbalance

Klystron – réseau HF

15MW

6 MW

0 - 6 MW

Canon HF et Section accélératrice

F = 3 GHz

10 cm

canon section

1,5 cellules

4 cellules

Transport des électrons

Transport sous videTransport sous vide P = 3 x 10-9 mbar = 6 cm, L = 5,5 m

Aimants :Aimants : Dipôles Quadrupôles Solénoïde Déflecteurs

Historique accélérateur

Historique Chambre de Préparation

Photocourant – Courant d’obscurité

/ 50 = 5,8 nC

Iobsc

Iph

laser

Eaxe

F = 10 HzHF = 3 µsLaser = 2,7 µs

Voie Directe9 MeVEa = 70 MV/m

Qph = 5,8 nCQobsc = 3,9 nC

Qobsc/Qph = 67%

Iph = 177 mAIobsc = 3 mA

VD

VD1

VD2

Photocourant – Courant d’obscurité

F = 10 HzHF = 3 µsLaser = 2,7 µs

Voie Déviée 29 MeVEa = 70 MV/m

Qph = 3,1 nCQobsc = 0,1 nC

Qobsc/Qph = 3%

Iph = 60 mAIobsc = 1 mA

WCM

VD

VD1

VD2

/ 50 = 3,1 nC

Portrait de phase

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350

phase HF/laser (degrés)

Qp

h / Q

ph

max

- 1

2 kV

El = 14 µJ

El = 7,5 µJ

El = 4,0 µJ

El = 1,5 µJ

El = 0,8 µJ

voie directe

~100°

Energie-dispersion d’énergie

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2

Energie (MeV)

Qp

h V

D1

(n

C)

253°

248°

233°

219°

(Qph max V0) = 253°

Emax = 8,8 MeVdE/E = 2,2 %

18%

12%

7%

2,2%

o

dE/Emh

fente = 5 mm

Durée de vie Cs2TeVariation de la charge photoémise en fonction du temps de fonctionnement

Charge mesurée en voie directe

0

1

2

3

4

5

6

7

00 h 24 h 48 h 72 h 96 h 120 h 144 h 168 h 192 h 216 h 240 h 264 h 288 h

Heure de HF

Qp

h v

oie

dir

ect

e (

nC

)

0

3

6

9

12

15

18

21

En

erg

ie l

as

er@

26

6 n

m

Qph (nC)

Elaser

air !

étuv.-cond. C/S

18 mars 2003

laser d=8 mm

Charge et énergie laser

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Energie Laser (µJ)

Qph

max

(nC

)

25 juillet 2003

24 Avril 2003

voie directe

r = 0,6 % r = 0,25 % Limite de saturation

Durée d’implusion - Cerenkov

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125

0

100

200

300

400

500

600

700

800

6 ps

Data: A02_BModel: Gauss Chi^2/DoF = 1124.29743R^2 = 0.96166 y0 76.66659 ±3.71911xc 82.45716 ±0.07628w 6.02922 ±0.1607A 4745.40507 ±119.86435

un

ité

arb

itra

ire

durée (ps)

mesures 16 mai 2003ajustement gaussien

streak

Lumière cerenkov

radiateur saphirfaisceau

= 2 mm

-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

0

100

200

300

400

500

600

700

800

3,6 ps

Inte

nsity

(a.

u.)

time (ps)

Voie directe

Voie déviée 2

Qph = 1,7 nC

Sal

le d

étec

tio

n

6 ps

3,6 ps

Conclusions- RemerciementsCAHIER DES CHARGES REMPLI RESTE A FAIRE Durée d ’impulsion = 4 à 6 ps travailler la stabilité-reproductibilité Charge = 2 nC explorer les fortes charges Energie de 4 à 9 MeV demande pour énergie plus basse Fréquence = 10 Hz passer à 25 Hz puis 50 Hz Dispersion = 2,2 % diamètre sur cible ~ 2 mm mesure précise : installation RTO

(mesure émittance) faible courant d’obscurité : de l’ordre de 3 % en VD2

PREMIERS UTILISATEURS : EN COURS

Remerciements LCP : Remerciements LAL :

F . Gobert – laser J. Rodier – M. Bernard – M. Omeich

JP Larbre – opérateur F. Blot – JC Bourdon – MC Leproust

P. Lepercq – B. Mouton -