Les quadripôles à radiofréquence
Les quadripôles à radiofréquence

RFQ en cours de réalisation. tronçon n° 2 d’Iphi

Le quadripôle radiofréquence (RFQ) est une structure incontournable pour les accélérateurs linéaires d'ions. Il permet la mise en paquets du faisceau et une pré-accélération indispensables pour un transfert d'énergie efficace dans les étages supérieurs tout en assurant le confinement des particules. L'optimisation des RFQ vise à assurer un groupement le plus efficace possible pour une consommation électrique minimale et une bonne tenue au claquage. Reproduire à quelques pour cent près l’amplitude optimisée du champ électromagnétique requiert des tolérances de fabrication de l'ordre de quelques dizaines de microns au niveau de l'extrémité des pôles.

 
Les quadripôles à radiofréquence

RFQ en cours de réalisation. Prototype de SPIRAL2

Le RFQ d'Iphi comportera trois segments couplés de 2 m de longueur fonctionnant à 352,31 MHz. Chaque segment comprend 2 tronçons, chaque tronçon étant formé de quatre pôles en cuivre brasés. À l'issue de chaque étape d'usinage et de brasage, des mesures RF par bead-pull (perturbation diélectrique par fil tendu) permettent d'évaluer les erreurs relatives des trois paramètres électriques principaux du RFQ en fonction de la position le long de l'axe. Les spécifications des courses des pistons de réglage et la conception des plaques d'extrémité et de couplage ont été modifiées en raison de déplacements importants survenus lors du brasage du tronçon n° 3.

 
Les quadripôles à radiofréquence

RFQ en cours de réalisation. tronçon n° 1 du LINAC4

Le RFQ de Spiral 2 - qui sera installé au Ganil - fonctionnera à 88,05 MHz, comportera un seul segment de 5 m de longueur, et pourra délivrer 5 mA de deutons à 40 MeV par nucléon, en continu. Il a été conçu par les équipes du SACM et du SIS qui assurent également le suivi de la réalisation. Un prototype d’une longueur d’un mètre a été réalisé et testé à la puissance nominale (40 kW). Les extrémités des électrodes sont observées au moyen d'une caméra ; un traitement numérique (corrélateur + interpolateur et compensation de dérive) permet de restituer les déplacements au cours du temps avec une résolution de l'ordre de 0,6 µm, bien inférieure à la taille des pixels (30 µm). Un premier tronçon du RFQ est en cours de réalisation chez Research Instruments GmbH.

 

Le RFQ du Linac 4 comportera un seul segment de 3 m fonctionnant à 352,31 MHz et délivrera 70 mA d'ions H- selon les différents modes de fonctionnement du LHC. Il a été conçu en collaboration par les équipes du SACM, du SIS et du Cern. Le tronçon n° 1 a été usiné puis brasé dans les ateliers du Cern, avec une excellente précision.

 

Les techniques mises au point sur ces différents RFQ sont également primordiales pour les projets Ifmif et ESS.

 

 
Les quadripôles à radiofréquence

Modélisation RF de l’entrée du RFQ du Linac 4 avec le logiciel Soprano : champ électrique sur les 4 lames incluant la modulation et les doigts de réglage quadripolaires.

Maj : 17/12/2013 (2881)

 

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