L'anneau de stockage

Voilà nous sommes ici dans le tunnel de l’anneau de stockage. L’anneau de stockage est un accélérateur circulaire qui fait une circonférence de 354 mètres. Il est composé d’un certain nombre d’éléments magnétiques dont les dipôles qui ont un champ uniforme et dont le rôle est de dévier le faisceau, ainsi le faisceau peut faire un cercle.

Dans l’anneau de stockage on peut trouver aussi un grand nombre de quadrupôles, certains quadrupôles sont dits des quadrupôles focalisants et d’autres défocalisants et le rôle de ces quadrupôles c’est de maintenir les électrons ensemble autour d’une trajectoire théorique.

On peut aussi trouver ces éléments jaunes qu’on appelle les sextupôles dont le rôle est de corriger les aberrations chromatiques et géométriques du faisceau et maintenir ainsi ce qu’on appelle une durée de vie suffisante du faisceau.
Il est très important d’avoir un très bon vide dans la chambre à vide parce que le faisceau dans cette chambre à vide va interagir avec des molécules de gaz qui sont de toute façon présentes dans la chambre à vide et il faut minimiser ce nombre d’interactions. C’est pour ça que vous pouvez apercevoir ici un certain nombre de pompes à vide qui servent à pomper les molécules de gaz et obtenir ainsi un très bon vide.
Je voudrais aussi signaler une autre caractéristique de SOLEIL - mais aussi d’autres sources de 3ème génération maintenant - c’est l’introduction de chambres à vide dont la hauteur est vraiment très petite. La hauteur intérieure n’est que de 10 mm ! Dans ces 10 mm le faisceau doit trouver de la place pour « respirer ».
Un autre élément important dans un anneau de stockage est la cavité accélératrice, son rôle est de restituer l’énergie perdue par les électrons lors du rayonnement. En effet les électrons lorsqu’ils tournent, ils vont rayonner et en rayonnant ils vont perdre de l’énergie. Si on ne vient pas restituer cette énergie, tour après tour ces électrons vont aller se perdre dans la chambre à vide.
Donc à chaque tour on vient compenser exactement la quantité d’énergie perdue par les électrons grâce à une cavité accélératrice qui a un champ accélérateur sinusoïdal.
A SOLEIL nous avons déjà ce que l’on appelle un cryomodule c’est à dire deux cavités accélératrices liées par un gros tube, avec la possibilité de faire échapper ces modes supérieurs. Tout ça est dans un cryomodule, à une température de l’ordre de -270C°

Mais ce seul cryomodule ne permettra pas à SOLEIL d’aller à ses performances ultimes : une énergie de 2,75 milliards d’électron volt et un courant moyen de l’ordre de 500 milli ampères.
Nous avons besoin d’un deuxième cryomodule, grâce auquel nous pourrons atteindre les performances ultimes de SOLEIL.
Dans son projet, SOLEIL a intégré un certain nombre d’innovations techniques comme la cavité supraconductrice, l’électronique digitale des BPM (beam position monitors), des onduleurs exotiques… et avoir des onduleurs (ou des insertions) dans un anneau de 3ème génération comme SOLEIL, c’est vraiment la finalité.
Vous pouvez voir ici un exemple d’un onduleur complexe qui va produire deux champs différents.

Un champ horizontal et un champ vertical pour pouvoir produire n’importe quelle polarisation pour le faisceau de photons. Le but ici est de fournir un faisceau de photons de grande qualité avec une grande brillance et surtout toutes les polarisations possibles.

Et ça c’est grâce à la qualité du faisceau de SOLEIL mais aussi à la qualité des insertions que SOLEIL a pu construire comme ces insertions électromagnétiques.
Celui là c’est un onduleur qu’on appelle HU256 parce qu’il a une période de 256 mm mais il y en a plein d’autres

Je voulais aussi parler d’une des caractéristiques importantes de SOLEIL : la possibilité de fournir des faisceaux de photons de très grande brillance allant de la plus faible énergie possible jusqu’à une énergie très élevée (c’est-à-dire dans les X très durs). Et cela n’est pas toujours possible lorsque l’on a une machine de taille moyenne ainsi qu’une énergie d’électrons intermédiaire, comme c’est le cas pour SOLEIL.

A SOLEIL, avec des onduleurs sous vide dont la période est 20 mm et le champ magnétique environ 1 Tesla, on peut atteindre des photons de l’ordre de 30 voire 40 kilo-électronvolt, chose qu’on ne pouvait même pas imaginer, dans le cas le plus optimiste, il y a quelques années.

Et ça c’est parce qu’on arrive à fermer ces onduleurs à très faible gap, et aussi grâce à la qualité du faisceau d’électrons.

Ce que l’on peut apercevoir aussi c’est ce qu’on appelle une tête de ligne. Le faisceau de photons sort par exemple d’un dipôle ou d’un aimant de courbure et (donc) avant d’aller à la ligne de lumière il traverse ce qu’on appelle une tête de ligne.
Alors la puissance de ces photons fait que ces photons là sont très collimatés dans le plan vertical. Donc c’est un cône extrêmement étroit. Et c’est un faisceau qui a plusieurs énergies donc on peut trouver dans le faisceau de photons qui sort de l’aimant de courbure donc du dipôle plusieurs longueurs d’onde et ce faisceau là est transporté à travers une tête de ligne jusqu’à la ligne de lumière de l’utilisateur et c’est l’utilisateur qui va choisir la longueur d’onde dont il a besoin pour ses expériences.

De l’autre côté de ce mur se trouve la ligne de lumière. C’est là que les chercheurs viennent réaliser leurs expériences. A SOLEIL 25 lignes de lumières permettront à plus de 2500 utilisateurs chaque année d’utiliser ce rayonnement pour faire avancer leurs recherches.