Etudes de la dynamique des faisceaux transversaux et du diagnostic des faisceaux vers des opérations de haute intensité dans les lignes de faisceau du cyclotron C70XP à GIPARRONAX.

par Atul pratap singh Sengar

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Ferid Haddad et de Freddy Poirier.

Thèses en préparation à Nantes , dans le cadre de 3M - Matières, Molécules et Matériaux (Nantes) depuis le 05-12-2017 .


  • Résumé

    Les accélérateurs industriels s'appuient sur quelques nombres limités de diagnostic standard pour effectuer leurs tâches, et généralement ces limitations ne couvrent pas la connaissance précise du faisceau frappant la cible après divers événements en amont. Ceci constitue une contrainte sur la capacité de l'installation à produire les caractéristiques de poutre souhaitées mais aussi à faire face aux nouveaux développements de poutres nécessaires. En ce sens, plusieurs caractéristiques du faisceauont été étudiées. Dans un premier temps, des travaux ont été menés pour protéger les points faibles où les pertes de faisceau élevé peuvent entraîner une perte de vide. À cette fin, des moniteurs de perte de faisceau basés sur une chambre d'ionisation non destructive sont testés et comparés. Ces BLM ont ensuite été installés dans des lignes de lumière à haute intensité et régulièrement surveillés. Une étude dynamique de faisceau transversal de protons de 70 MeV réalisée au BLM et au collimateur instrumenté à quatre doigts où une technique de modulation de gradient quadripolaire standard a été largement utilisée avec la modification des paramètres de la ligne de lumière. De plus, l'outil unique de simulation de suivi de particules basé sur G4Beamline geant4 a été utilisé pour étudier la dynamique des faisceaux dans des conditions idéales. Ces études ont exploré diverses caractéristiques du faisceau telles que le point focal, les causes des pertes du faisceau et l'émittance du faisceau transversal à différents jours.

  • Titre traduit

    Transverse beam dynamics and beam diagnostics studies towards high-intensity operations in the beamlines of C70XP cyclotron at GIPARRONAX


  • Résumé

    Industrial accelerators, by construction, rely on a few limited numbers of standard diagnostics to perform their duties, and generally, these limitations do not cover precise knowledge of the beam hitting the target after various upstream events. This is a constraint for the facility’s capacity in making the desired beam characteristics but also to deal with new necessary beam developments. In this sense, several beam characteristics have been studied. Initially, the work has been done to safeguard weak locations where high beam losses can result in the loss of vacuum. For that purpose, a non-destructive ionization chamber based beam loss monitors are tested and compared. These BLMs were then installed in high-intensity beamlines and regularly monitored. A 70 MeV proton transverse beam dynamics studies carried out at BLM and instrumented four-finger collimator levels where a standard quadrupole gradient modulation technique has widely used with beamline settings modification. Moreover, G4Beamline geant4 based single-particle tracking simulation tool has been used to study beam dynamics in ideal conditions. These studies explored various beam characteristics such as focal point, causes of beam losses, and transverse beam emittance on different days. For further improvement of beam dynamics and to go towards higher intensities, a new prototype of beam position monitor (BPM) proposed by iThemba labs, South Africa has been tested. This BPM is foreseen to be tested with the proton beam at Arronax or iThemba labs in the future.