Instabilité d'un faisceau d'électrons relativistes pour l'interaction Compton inverse

par Alexis Gamelin

Projet de thèse en Physique des accélérateurs

Sous la direction de Christelle Bruni.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La thèse proposée se concentrera sur l'étude des instabilités transverses et longitudinales. Elles peuvent être dues à l'impédance de la chambre à vide et des éléments environnants ainsi qu'aux ions du vide résiduel. Un premier volet concernera l'impédance longitudinale et transverse. L'impédance des éléments vus par le faisceau (Beam Position Monitor, soufflet, brides, cavité optique au point d'interaction) sera simulée et mesurée sur un banc de test avec un expert radio-fréquence. Les différentes contributions seront insérées dans les simulations de la dynamique des électrons afin d'évaluer la dégradation induite sur le faisceau d'électrons. La partie analytique nécessaire à cette évaluation sera poussée selon le profil de l'étudiant. Un autre objectif de la thèse sera axé sur le couplage des différentes instabilités liées à l'impédance avec celles dues aux ions du vide résiduel. En effet, la dynamique couplée des électrons et des ions circulant dans la chambre à vide conduit à une limitation de la densité électronique, mais aussi à des instabilités transverses difficilement contrôlables à cause de la rapidité des temps de montée de ces instabilités. Dû au passage du faisceau d'électrons en leur voisinage, les ions sont aussi soumis à des déplacements longitudinaux le long de l'anneau menant à des points d'accumulation. L'effet de ces déplacements dans les dipôles reste à modéliser pour évaluer l'efficacité du nettoyage des ions. L'objectif sera d'étudier la dynamique couplée des électrons et des ions en présence des déplacements longitudinaux des ions. Cette dynamique sera aussi couplée aux effets collectifs comme l'impédance.

  • Titre traduit

    Instability of a relativistic electron beam for inverse Compton scattering


  • Résumé

    The proposed thesis will focus on the study of transverse and longitudinal instabilities. They may be due to the impedance of the vacuum chamber and the surrounding elements as well as ions of the residual vacuum. The first part will cover the longitudinal and transverse impedance. The impedance elements seen by the beam (Beam Position Monitor, bellows, flanges, optical cavity at the interaction point) will be simulated and measured on a test bench with a radio-frequency expert. The contributions will be included in the simulations of the dynamics of electrons to evaluate induced degradation of the electron beam. The analytical part relevant for such assessment will be pushed according to the student's profile. Another aim of the thesis will focus on the coupling of different instabilities related to the impedance with those due to ions of the residual vacuum. Indeed, the coupled dynamics of electrons and ions circulating in the vacuum chamber results in a limitation of the electron density, but also to transverse instabilities hard to control due to the rapidity of the rise time of these instabilities. Due to the passage of the electron beam in their vicinity, the ions are also subject to longitudinal displacement along the ring whose velocity depends on the magnetic optics of the ring, leading to accumulation points. The effect of these shifts in the dipoles has to be simulated for evaluating the efficiency of the ion cleaning. The objective will be to study the dynamics of electrons and ions in the presence of longitudinal displacements of the ions. This dynamics will also be studied with collective effects such as impedance.