Les faisceaux sous haute surveillance

Jul 11, 2018

Ils ont réinventé le fil à couper le faisceau. Le groupe Instrumentation de faisceau vient de terminer l’assemblage d’un nouveau scanner de faisceau à fil. Mis au point dans le cadre du projet d’amélioration des injecteurs du LHC (LIU), le nouveau modèle s’adapte à l’augmentation de la performance des accélérateurs. 

Les scanners de faisceau à fil mesurent le profil transverse du faisceau, une donnée importante pour ajuster les paramètres des accélérateurs. Ils fonctionnent à la manière d’un fil à couper le beurre. Le fil passe à travers le faisceau, générant une cascade de particules secondaires détectées par un scintillateur. Les données récoltées permettent de déterminer la position du faisceau et la distribution des particules dans le plan transversal.

Le complexe d’accélérateurs compte 25 équipements de ce type, dont 17 dans les injecteurs. « Certains d’entre eux ont une trentaine d’années », explique Raymond Veness, du groupe Instrumentation de faisceau, en charge du projet. « Avec l’augmentation de la luminosité, nous devions les renouveler. »

En 2021, la chaîne d’injecteurs fournira en effet des faisceaux plus brillants avec des paquets de particules plus intenses. Bien plus rapides, les nouveaux scanners pourront mesurer ces faisceaux sans être endommagés. Le modèle qui sera installé dans le SPS présente ainsi une vitesse de déplacement du fil de 20 mètres par seconde (72 km/h !), trois fois plus rapide que l’ancien. « De surcroît, les nouveaux modèles sont plus précis grâce à une structure mécanique entièrement repensée et un système de contrôle moderne », poursuit Raymond Veness. Les scanners pour le Booster du PS et le PS sont par exemple 20 fois plus précis, et capables de déterminer la position du faisceau à 6 microns près. Cette précision est importante car ces moniteurs donnent la mesure de référence pour calibrer tous les autres systèmes de surveillance de faisceau.

Le groupe travaille par ailleurs à la prochaine génération d’instrument mesurant le profil du faisceau, notamment un dispositif utilisant le gaz résiduel présent dans les chambres à vide, en test dans le PS. Le faisceau ionise les quelques molécules de gaz résiduel et les électrons libérés sont détectés par une puce Timepix3. Le système présente l’avantage d’être moins invasif et de pouvoir fonctionner en permanence.

Au-delà de ces nouveaux appareillages, un vaste programme d’amélioration et de renouvellement est en cours pour l’instrumentation de faisceau. Le complexe d’accélérateurs compte pas moins de 7 000 appareillages de diagnostic, dont 2 500 directement installés dans les chambres à vide. « Plusieurs centaines de moniteurs de positionnement de faisceaux ou de perte de faisceaux seront remplacés ou améliorés dans les injecteurs », indique Rhodri Jones, le chef du groupe Instrumentation de faisceau. « Par exemple, nous changeons tout le système d’acquisition des moniteurs de positionnement de faisceau dans le SPS. » Le grand chantier qui a déjà débuté dans le Booster du PS et le PS se poursuivra durant le second long arrêt technique.

 

 

Les scanners de faisceau à fil permettent de mesurer le profil transversal du faisceau. Cette vidéo explique leur fonctionnement. (Vidéo : Daniel Dominguez, Arzur Catel Torres/CERN)

 

 


Other news

Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.