Le 24 Septembre 2002, la première mise en froid du cryomodule SUPER-3HC installé à SLS-PSI a été effectuée. Une fois à 4.5 K, il s'est montré remarquablement stable. Ceci a permis d'injecter rapidement jusqu'à 250 mA dans l'anneau, sans qu'aucun échauffement anormal ne soit détecté. Cette limitation en courant provient d'instabilités propres à la machine et le système à cavités harmoniques, lorsqu'il est hors résonance, n'est d'aucune aide pour son franchissement. Par contre, dès que l'ajustement en fréquence fut effectué afin d'amorcer le fonctionnement en mode « allongement des paquets », le courant nominal de 400 mA a été atteint. Pour ce mode de fonctionnement, l'amélioration de la durée de vie du faisceau dans l'anneau est d'ores et déjà acquise.

Rappelons que sur les sources de rayonnement synchrotron actuelles, les brillances élevées s'obtiennent par une forte réduction des dimensions transverses du faisceau intense (quelques centaines de mA) d'électrons. L'augmentation de la densité électronique résultante entraîne une dégradation de la durée de vie du faisceau (effet Touschek). Un des remèdes consiste à intégrer sur l'anneau une cavité harmonique, dont le rôle est d'allonger les paquets (voir figure). Tel a été le but du projet SUPER-3HC, son originalité (une première !) consistant en l'utilisation de cavités harmoniques supraconductrices passives (la source d'excitation est le faisceau lui-même). Il a débuté en Septembre 1999 par la signature d'un contrat de collaboration entre l'Institut Paul Scherrer (Villigen, Suisse), le laboratoire Sincrotrone Trieste (Basovizza, Italie) et DSM/DAPNIA.

Sous la responsabilité du SEA, puis du SACM, ont été menés les études, la réalisation et le montage à l'Orme des Merisiers de deux cryomodules identiques comprenant les cavités en Nb/Cu à 1499 MHz (fabriquées au CERN), les coupleurs amortisseurs de modes supérieurs, les systèmes d' accord à froid de la fréquence, sans oublier les circuits de distribution cryogénique ni l'instrumentation. Une étape importante du projet fut la qualification des cryomodules lors des essais effectués à l'Orme des Merisiers durant la période Avril-Juillet 2002. Ils ont totalement validé les solutions retenues pour répondre aux spécifications requises tant sur le plan des hyperfréquences (amortissements des modes supérieurs, champ accélérateur, facteur de surtension) que celui de la cryogénie (pertes statiques, vitesse de refroidissement et de réchauffage). De ce fait, ces cryomodules ont été installés sur les anneaux de SLS (en Juin) et de ELETTRA (en Août). En attendant la mise en oeuvre des liquéfacteurs d'hélium, les cavités harmoniques ont été maintenues à température ambiante et réglées en fréquence de manière à n'interagir que très faiblement avec le faisceau. Cet état de fonctionnement, appelé « mode parking », est le seul possible en cas de panne du liquéfacteur, et devait par conséquent être testé prioritairement.

Effet apporté par la cavité harmonique en mode « allongement de paquets »

Installation sur l'anneau de la Source de Lumière Suisse -PSI