Release the beams! - Linac4 ready to hit the 50 MeV mark
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The Linac4 accelerator is now prepared to reach 50 MeV. This milestone energy - expected in the coming weeks - will allow the machine to act as a replacement for the ageing Linac2, four years before it takes over at the head of the accelerator chain in 2020.
Inside the Linac4 tunnel, the final DTL cavities will guide beams to 50 MeV. (Image: Stephan Russenschuck.)
The Linac4 accelerator will bring H- ion beams (hydrogen atoms with an extra electron) up to 160 MeV for injection into the PS Booster. As a key part of the LHC injector upgrade programme, Linac4 will allow the PS Booster to double its beam brightness, which will contribute to increasing the LHC’s luminosity.
Linac4 will soon bring beams up to 50 MeV - the current energy delivered by the Linac2 accelerator. This milestone follows on from another recent accomplishment: the installation and commissioning of the final Drift Tube Linac (DTL) tank. Using an innovative (and patented!) design, three DTL tanks, now fully commissioned, will take the beam from 3 MeV to 50 MeV. “This achievement was eight years in the making,” says Maurizio Vretenar, the Linac4 project leader. “We saw these tanks through from the drawing board to the test bench, and now to the accelerator chain itself; we couldn’t be happier with their performance so far.”
Once the DTL tanks were completed in the workshops, getting them into Linac4 wasn’t just a matter of plug-and-play. “When we speak about commissioning and installation, there’s a lot more to it than just moving the tanks into the tunnel,” says Suitbert Ramberger, project engineer for the Linac4 DTL. “We had to connect the waveguides, check if the water cooling system was working, connect the radio frequency (RF) probes, perform RF ‘cleaning’ to ensure the integrity of the vacuum - it was a long checklist.”
Ensuring faultless connections between the disparate accelerator components was a key part of the commissioning process. The DTL cavities were aligned with ±0.1 mm precision to each other and to the rest of the Linac4 line, including the preceding Radio Frequency Quadrupole (RFQ) and beam chopper, which take the beam from 45 keV to 3 MeV.
“The first step will be to accelerate the beam through the first tank of the DTL, to find the correct settings of the low energy part,” says Alessandra Lombardi, who is in charge of the commissioning phase of Linac4. We will then accelerate progressively through the second and the third tank to the energy of 50 MeV.”
As soon as the beam has been fully commissioned up to 50 MeV, the Linac4 team will move on to the next item on the schedule: the Cell-Coupled DTLs (CCDTL). The remaining cavities are set to be installed and commissioned by the end of 2015, bringing Linac4 up to a staggering 100 MeV.
Read about Linac4's commissioning with 12 MeV beams in: “First beam in Linac4 DTL”.
| The Linac4 design
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Other (French)
Le Linac 4 est maintenant prêt à accélérer ses premiers faisceaux à 50 MeV. Cette étape importante - attendue dans les prochaines semaines - permettra au Linac 4 de servir de machine de secours pour le Linac 2, vieillissant, en attendant de devenir à son tour le premier élément de la chaîne d’accélérateurs en 2020.
Dans le tunnel du Linac 4, les enceintes DTL porteront l'énergie des faisceaux à 50 MeV. (Image : Stephan Russenschuck).
Le Linac 4 portera des faisceaux d’ions H- (atomes d’hydrogène dotés d’un électron supplémentaire) à une énergie de 160 MeV avant l'injection dans le Booster du PS. Le nouvel accélérateur, qui est un élément clé du programme d’amélioration des injecteurs du LHC, permettra au Booster du PS de doubler la brillance des faisceaux, ce qui contribuera à accroître la luminosité du LHC.
Le Linac 4 portera bientôt l’énergie des faisceaux à 50 MeV, soit l’énergie actuellement produite par le Linac 2. Cette nouvelle étape fait suite à une autre réalisation récente : l’installation et la mise en service de la dernière des trois enceintes DTL (linac à tube de glissement). Ces trois DTL, d'une conception innovante (et brevetée !), sont donc désormais entièrement mises en service et porteront bientôt l’énergie du faisceau de 3 à 50 MeV. « Il a fallu huit ans pour aboutir à cette réalisation, explique Maurizio Vretenar, chef du projet Linac 4. Nous avons suivi ces enceintes depuis la planche à dessin jusqu’au banc d’essai, et maintenant jusqu’à la chaîne d’accélérateurs elle-même ; nous sommes entièrement satisfaits de leur performance. »
Une fois les enceintes réalisées en atelier, il ne suffisait pas de les brancher dans le Linac 4 et d'appuyer sur un bouton. « Quand on parle de mise en service et d'installation, cela signifie beaucoup plus que mettre en place les enceintes dans le tunnel, précise Suitbert Ramberger, ingénieur de projet pour la séquence DTL du Linac 4. Il a fallu connecter les guides d’ondes, vérifier si le système de refroidissement à eau fonctionnait correctement, brancher les sondes radiofréquence (RF), et effectuer un "nettoyage" des RF pour assurer l'intégrité du vide – la liste est longue. »
Assurer des connexions sans défaut entre les éléments disparates de l'accélérateur était un point crucial dans le processus de mise en service. Les cavités DTL ont été alignées avec une précision de ±0,1 mm, entre elles et avec le reste de la ligne du Linac 4, y compris le quadripôle radiofréquence précédent (RFQ) et le « chopper », qui porte le faisceau de 45 keV à 3 MeV.
« La première étape consistera à accélérer le faisceau dans la première enceinte DTL, afin de trouver les bons réglages pour la partie à basse énergie, explique Alessandra Lombardi, responsable de la phase de mise en service du Linac 4. Nous procéderons ensuite à une accélération progressive via la deuxième et la troisième enceinte pour arriver à une énergie de 50 MeV. »
Une fois le faisceau mis en service jusqu'à 50 MeV, les équipes passeront à la prochaine étape : les DTL à cavités couplés (CCDTL). Les cavités restantes doivent être installées et mises en service d’ici fin 2015, ce qui permettra à la machine d’atteindre une énergie de 100 MeV.
Pour en savoir plus sur la mise en service du Linac 4 avec des faisceaux à 12 MeV, lisez : « Premier faisceau dans le DTL du Linac4 ».
| Schéma fonctionnel du Linac 4
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- 2062942
- CDS Report Number
- BUL-NA-2015-240
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- Is published in
- Periodical issue: yyy68-jw778 (CDS)
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