Le quadripôle à radiofréquence du Linac4
Le quadripôle à radiofréquence du Linac4

Vue intérieure du tronçon TR1. Certains pistons de réglage (un au premier plan en haut à droite, et quatre à l'arrière-plan) sont équipés de boucle de mesure du champ RF. Les quatre ports de pompage sont également visibles.

Le but du projet Linac4 est de réaliser un accélérateur linéaire d'ions H à 160 MeV qui remplacera l’accélérateur Linac2 en tant qu'injecteur du Proton synchrotron booster (PSB). Ce nouvel accélérateur linéaire permettra d'améliorer d'un facteur 2 la luminosité du faisceau en sortie du PSB, rendant ainsi possible l'augmentation du courant dans l'ensemble des injecteurs du LHC, et finalement l'augmentation de la luminosité dans le LHC. Le Linac4 sera installé dans un nouveau tunnel, et connecté à la ligne de transfert vers le PSB. Il comportera une source d'ions H, un quadripôle à radiofréquence (RFQ), un hacheur, et un ensemble de cellules accélératrices, pour une longueur totale de 86 mètres. Le RFQ a été conçu par le SACM sur la base du RFQ de Iphi, réalisé par le Cern et réglé sur site par l'équipe du CEA. Il est en cours de conditionnement à la station de test de 3 MeV  avant le transfert à son emplacement final prévu pour la fin 2013.

 

Le RFQ du Linac4 fonctionne à 352,2 MHz et doit délivrer un faisceau de 80 mA à 3 MeV en mode pulsé. Utilisant la technologie développé pour Iphi, il est constitué d'un seul segment de trois mètres, réalisé en trois tronçons d'un mètre. Trente-deux pistons de réglage permettent d'obtenir la tension inter-électrode désirée (78,27 kV) avec une précision de l'ordre de un pour cent. La puissance radiofréquence (RF) est couplée au moyen d'un iris, précédé d'un transformateur d'impédance en guide d'onde nervuré. La puissance injectée sera de l'ordre de 600 kW, pour une puissance instantanée du faisceau de 210 kW.

 

 
Le quadripôle à radiofréquence du Linac4

Tronçon TR2 en cours de caractérisation en radiofréquence.

Le quadripôle à radiofréquence du Linac4

Plaques de fermeture en cuivre et leurs barres de réglage quadripolaire.

Après sa conception par le SACM, ce RFQ a été entièrement réalisé par le Cern. Les contrôles RF effectués à chaque étape de fabrication de chacun des trois tronçons (assemblage des quatre électrodes en cuivre, premier brasage de ces électrodes, puis brasage des brides de fixation) ont permis de montrer que les dimensions critiques pour le fonctionnement étaient à l'intérieur des enveloppes spécifiées. Le réglage RF proprement dit a commencé en août 2012 pour s'achever en février 2013, et comprend, en omettant les détails, cinq étapes :

  • Le réglage des plaques de fermeture est réalisé au moyen de petites barres qui pénètrent à l'intérieur de la cavité. Après réglage, ces éléments ajustables en aluminium sont remplacés par les plaques définitives en cuivre.
  • Lors de la seconde étape, les trente-deux pistons et les quatre ports RF fantôme sont ajustés afin d'obtenir la loi de tension (ici, une constante) et la fréquence désirées.
  • Il faut ensuite remplacer l'un des ports RF fantôme par l'iris de couplage (il y a quatre ports fantômes pour des raisons de symétrie), et ajuster les dimensions de cet iris ainsi que sa profondeur de pénétration dans le RFQ. L'iris de couplage définitif, en cuivre, est usiné, brasé et mis en place.
  • Le réglage des pistons est ensuite repris pour compenser d'éventuelles variations de tension induites par l'iris.
  • Les pistons en cuivre définitifs sont usinés et installés, et les caractéristiques RF obtenues sont enregistrées.
 

La fréquence de résonance nominale a été obtenue après mise sous vide ; l'indice de réfraction de l'air induit un décalage d'environ 100 kHz, qui a été correctement anticipé. Les erreurs résiduelles de la loi de tension sont de l'ordre de 0,5 % pour la composante quadripolaire, et de 3 % pour les composantes dipolaires. Le conditionnement a été commencé avec des impulsions de 60 µsec, et la puissance nominale a été atteinte. La longueur d'impulsion sera ensuite progressivement augmentée jusqu'à la valeur nominale (400 µsec). Les premiers tests avec faisceau auront lieu en 2013.

 
#3304 - Màj : 03/06/2013

 

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