name (lab) presentation title (place, date) 1 in2p3 les deux infinis ch. prevost b. mercier (lal)...

Name (Lab) Presentation title (Place, date) 1

IN2P3 Les deux infinis

Ch. PREVOST B. MERCIER (LAL)

[email protected],fr

Réunion de lancement(Orsay, 29 /03 /12)

VideVide


Vide Thom X

Plan

•Architecture actuelle du pompage :• Injection• Transport• Anneau (dernières simulations & conclusions)

•Conclusions & perspectives

•La fabrication

Ch. PREVOST B. MERCIER (LAL) Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12


Pourquoi le vide :- Injection : Constante de temps du vide ;photo cathode UHV ~10-10

mbar - Section : Constante de temps du vide ; isolement champ HF ~10-9

mbar - Transport : (λe = 5,66 λm=6,7.10-3.5,66/p(Pa) Ex :10-4 λe =380 m) PI

elles mêmes ~10-8 mbar , section accélératrice ~10-9 mbar, entrée de l’anneau ~10-10 mbar

- Anneau : λe ; vide dynamique L’ionisation des gaz résiduels et l’impact sur le paquet circulant impose un vide de ~10-10 mbar

Contraintes liées au vide :- Dégazages thermiques : Flux choix et mise en œuvre des

matériaux- Dégazages activés : Flux Qsimulations (RS ions e-/parois)- Pompage : Vitesses de pompage effectives STé- Gradients de pression : Circulation des flux Δp (calculs

analytiques) et conductances C (Monté Carlo)- Fuites : liaisons, passages- Mouvements : usure de diffusion- Mesure : pressions, analyse de gaz, taux de dégazage

Vide Thom X

Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12 Ch. PREVOST B. MERCIER (LAL)


Vide Thom XInjection

•Pour avoir la plus longue durée de vie possible de la photo cathode, l’ultra vide est exigé à

l’intérieur du photo injecteur et plus particulièrement dans la 1ère demi cellule.•Pour une pression de 10-9 mbar en entrée de entrée de sectionsection accélératrice, les simulations de vide prévoient une pression résiduelle de 3.10-10 mbar an niveau de la cathodecathode. Système étuvé = 5.10-10 mbar.l.s-1.cm-2 (N2)

•

•Pression en fonction de la distance (vide statique)



Vide Thom X

InjectionTest d’une cathode métallique en remplacement d’une cathode semi-

conductrice Cs2Te•Pas de chambre de préparation et transfert en UHV•Conditionnement relativement difficile (12h pour atteindre ~ 60 MV.m-1), remontés de

pression (7.10-9 à 10-7 mbar), nombreux claquages. En présence uniquement de HF, le dégazage est principalement de l’hydrogène, du CO et CH4 comme constaté lors du

premier conditionnement du canon Alpha X et légère diminution H20 et O2 (recompositions).•Lors de la production du premier faisceau, p x 10, augmentation de tous les pics. Les pics

24, 25 et 26 augmentent aussi de façon significative (pas du Mg décomposition HxCy).

Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12

Cathode non polie, non nettoyée & non étuvée



Vide Thom XTransport

•3 conditions : la sortie section doit avoir un vide aux alentours de 10-7 Pa ; les pompes ioniques doivent fonctionner à 10-6 Pa ; l’entrée anneau doit être à 10-8 Pa

•Estimation : VacIon Plus 300 en sortie de section & sur le septum ; VacIon Plus 40 anneau au plus près du septum ; septum traité thermiquement ; DN 40 : Cu = 7,09.10 -3.m3.m.s-1; C sortie septum = 0,18 m3.s-1 ; sans étuvage σ = 2.10-8 Pa.m.s-1 ; avec étuvage σ = 5.10-10 Pa.m.s-1.

•Conclusion : p entrée anneau ~10-7 Pa nécessité d’un étuvage après septum pour avoir les 10-

8 Pa à l’entrée de l’anneau Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12 Ch. PREVOST B.

MERCIER (LAL)


Vide Thom X

¼ Anneau avec cavité optique

• Insertions de deux pompes ioniques supplémentaires sur la partie rectangulaire de la cavité optique

• Suppression de la pompe ionique au point d’intersection de l’anneau

• Calcul avec les nouveaux dégazage et conductance spécifiques de la chambre elliptique de l’anneau

•L’ionisation des gaz résiduels et l’impact sur le paquet circulant impose un vide de 10 -10 mbar



Vide Thom X¼ Anneau avec cavité optique

•Les deux chambres optiques sont non étuvées σ = 2.10-8 Pa.m.s-1; la surface est de 2 x 2 m2

• Conductance d’une demi-enceinte rectangulaire : C =7,08.10-1 m3.m.s-1

Conductance des fentes : 9x48 C=4,52.10-2m3.s-1 & 6x30 C=1,60.10-2 m3.s-1

Dégazage chambre optique :Sans étuvage ~ 2 m2 σ = 2.10-8 Pa.m.s-1 : Q=4.10-8 Pa.m3.s-1

Dégazage chambre optique rectangulaire, σ=10-9 Pa.m.s-1 : Q=7,6.10-10 Pa.m3.s-1

Dégazage fentes, σ=10-9 Pa.m.s-1 : 9x48 Q=2,28.10-13 Pa.m3.s-1 & 6x30 Q=1,44.10-13 Pam3.s-1

Pompe ionique cavité optique : VacIon Plus 500 diode DN 150 : S = 320.10-3m3.s-

1 à ~10-10 mbar ; port de pompage C = 1,36 m3.s-1 Seff= 278.10-3 m3.s-1

Pompe ionique section rectangulaire cavité optique : VacIon Plus 150 diode DN 100 :S = 90.10-3m3.s-1 à ~10-10 mbar ; port de pompage C = 0,46 m3.s-1 Seff= 75.10-3 m3.s-1

500/278

150/75




• Le flux dégazé par la cavité optique non étuvée est très important : 2 x 4.10-8 Pa.m3.s-1 (c’est approximativement 40 fois ce qui est dégazé par la totalité de l’anneau). Il faudrait consacrer 8 m3.s-1 pour atteint les 10-8 Pa escomptés ( actuellement 0,7 m3.s-1 –dix fois moins- y sont consacrés).

• La conductance rectangulaire de la cavité optique : 7.10-1 m3.s-1; la conductance des deux fentes entre cavité optique et anneau est importante :6.10-2 m3.s-1 pas de pompage différentiel Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12




•Conductance spécifique de l’anneau de section elliptique (40-28): •c =4,52.10-3 m3.m.s1 (anciennement 5,04.10-3 m3.m.s1)

•Dégazage spécifique de l’anneau de section elliptique σ=10-9 Pa.m.s-1 : q=1,08.10-

10Pa.m3.s-1m-1 (anciennement 1,13.10-10 Pa.m3.s-1m-1 )

•Pompes ioniques anneau : VacIon Plus 40 diode S= 30 l.s-1 à ~10-10 mbar; port de pompage C = 36,2 l,s-1 Seff= 1,9.10-2 m3.s-1

40/19




• La diminution transverse de l’ellipse (passage de 43 à 40) a conduit à une diminution sensible de la conductance spécifique (c = 5,04.10-3 à 4,52.10-3 m3.m.s1 : ~10%) pratiquement sans diminuer le dégazage spécifique (q = 1,19.10-10 à 1,08.10-10 Pa.m2.s-1 : ~ 0,4%) augmentation des gradients de pression.

• La vitesse efficace des pompe de l’anneau est sensiblement diminuée avec le Té à grille : Seff = 1,9.10-2 m3.s-1. On rappelle que pour avoir 90% de S, il faut que la conductance du Té soit C = 9 x S = 2,7.10-2 m3.s-1 (actuellement : 3,6.10-3 m3.s-1).



Vide Thom X

¼ Anneau avec cavité optique

1,31.10-7 Pa 8,7.10-8 Pa 7,82.10-8 Pa

2,33.10-8 Pa 1,49,10-8 Pa 1,06.10-8 Pa 8,97,10-9 Pa

•Ancienne configuration (PI point d’interaction)

•p moy = 4,61.10-8 Pa mais point haut ~1,5.10-7 Pa

•Nouvelle configuration (PI section rectangulaire)

•p moy = 3,06.10-8 Pa mais point haut ~1,31.10-7 Pa Il est possible d’améliorer encore le vide limite en étuvant la totalité ou les parties de la cavité qui peuvent l’être

La pression moyenne est améliorée et la pression maxi sur la cavité optique diminuée.



Vide Thom X

¼ Anneau Conclusions :• La pression moyenne est de 3,06.10-8 Pa, elle

peut être améliorée en augmentant la conductance du Té de pompage.

• Un point haut de pression subsiste sur la cavité optique 1,31.10-7 Pa. La présence d’une partie non étuvée aura des conséquences sur l’évolution de la pression avec le temps sur l’anneau (fréquence des étuvages). Il faut que la cavité optique soit étuvée.

• Deux Tés de pompage sont ajoutés sur la partie rectangulaire de la cavité optique (DN 100 ; h = 100).

• Septum « SOLEIL »: 10-8 Pa, Quid ?



Différentes configurations: •Dimension ne prenant pas en compte la courbure du tube faisceau

Vide Thom XAmélioration Té pompage anneau



Surface des fentes 42.4 cm2

Surface dégazante 351.41 cm2

45.41 cm2

342.45 cm2

50.21 cm2

328.65 cm2

•Port n°1 4 fentes 3 barres



•Calcul + précis


Vide Thom XComparaison pour différents ports de pompage sans contre chambre



Proba % Cint (N2@20°C)

(L/s)

Surface des fentes(cm2)

Port pompage n°1 4 fentes 3 barres

25.99 36.3 42.4

Port pompage

n°2 3 fentes 2 barres

26.57 37.4 45.41

Port pompage

N°3 2fentes 1 barres

26.85 38 50.21

Mesure de la conductance par la méthode de Monté-Carlo (Molflow+ 2.1)

Augmentation de la conductance de 4.7 % entre le port de pompage n° 1 et 3

Vide Thom XComparaison pour différents ports de pompage sans contre chambre




120

130

140

150

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Pression (unité arbitraire)

Distance (mm)

•Port n°1

•Port n°2 •Port n°3

Le gain sur la pression entre le port de pompage n°1 et n°3 est d’environ 3% malgré une augmentation de la surface des fentes de 18%

Poursuivre les simulations Té

Vide Thom XDans la configuration de Thom x, simulation de distribution de

pression le long du port de pompage

Ch. PREVOST B. MERCIER (LAL) Réunion de lancement 0rsay, 29 /03 /12


Vide Thom X



Un début de fabrication

Brasage canon Conditionnement cavitéBrasage Té pompage guide HF

Maquette Contrôle Commande Etuvage ultra mince

etc…

name (lab) presentation title (place, date) 1 in2p3 les deux infinis ch. prevost b. mercier (lal)...

Documents

vide page

lultra vide

vide thom x transport

dgazage vide thom x

vide photo cathode uhv

simulations de vide

e vide dynamique lionisation

mercier lal page