Le collisionneur Clic
Le collisionneur Clic

Schéma de principe du kladistron

Clic (Compact Linear Collider) est un projet de collisionneur linéaire d’électrons-positons pour la physique des très hautes énergies, et est un candidat potentiel pour succéder aux expériences du LHC. Le collisionneur Clic vise une énergie de collision de 0,38 à 3 TeV et une luminosité de 1 à 2,1034 cm-2s-1 sur une distance de 11 à 50 km. Il s’appuie sur un concept novateur « d’accélération à deux faisceaux » à la fréquence élevée de 12 GHz et un gradient accélérateur très élevé de 100 MV/m. Ce nouveau concept est étudié expérimentalement sur la plateforme d’essai Clic Test Facility (CTF3) au Cern.

 

BANCS DE TESTS D’ACCÉLÉRATION À DEUX FAISCEAUX

L’injecteur à électrons Califes de CTF3 qui simule le faisceau principal de Clic a fourni du faisceau pendant la période 2013-2015 pour à la fois étudier les paramètres de l’accélération à deux faisceaux et caractériser une large palette d’éléments de diagnostic du futur Clic. Deux structures accélératrices 12 GHz conçues et réalisées par les équipes du SACM et du SIS en étroite collaboration avec le Cern et les entreprises Mecachrome et Thales ont été installées et testées sur un premier banc de test à deux faisceaux (Two Beam Test Stand –TBTS) de 2012 à 2013. Ces deux structures sont équipées de détecteurs de position de faisceau non interceptifs du type « wakefield monitor ». Ces tests ont démontré que ces détecteurs permettent une détermination de la position et donc un alignement des cavités à mieux que 10 microns, ce qui est indispensable à la future machine Clic pour contenir l’émittance du faisceau, et par là même occasion atteindre la forte luminosité demandée. Fort de ces résultats, un système de réglage et d’alignement actif a été intégré dans le nouveau module prototype à deux faisceaux (Two Beam Module – TBM) installé en 2014 en remplacement du TBTS, et les essais en cours démontrent une capacité d’alignement proche des 5 microns requis par le design de Clic.

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Le collisionneur Clic

Mesures de position transverse du faisceau dans les cavités Clic dans le TBTS à l’aide des wakefield monitors à 24 GHz.

KLYSTRON À HAUT RENDEMENT

La deuxième problématique importante pour les cavités accélératrices est de fournir un gradient accélérateur de l’ordre de 100 MV/m, tout en contenant la production de claquages. Pour cela, il a été démontré qu’il est important de procéder à un conditionnement RF à forte puissance sur chaque cavité, lequel est mis en oeuvre à l’aide de stations RF comprenant des klystrons à 12 GHz. Comme il est prévu de l’ordre de 150000 cavités dans la version Clic à 3 TeV, ce conditionnement s’étalera sur de longues périodes et sera énergivore et couteux en investissement de modulateurs haute tension. De ce fait, il a été mis sur pied en 2013 un programme de R&D focalisé sur l’amélioration du rendement des klystrons dans la bande X. Dans ce cadre, le SACM a proposé un nouveau concept de klystron à 12 GHz appelé kladistron, basé sur l’augmentation dans la même longueur d’intéraction du nombre de cavités du klystron, afin d’obtenir un meilleur groupement longitudinal des paquets et donc une extraction plus efficace du faisceau au niveau de la cavité de sortie. Un gain de l’ordre de 10 points de rendement est attendu par des simulations basées sur des codes de transport de particules. Un prototype à 5 GHz est en cours de réalisation pour valider ce concept. Ce travail fait l’objet depuis octobre 2014 d'un partenariat avec Thalès.

 

 

Maj : 27/06/2017 (4079)

 

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