Cavités accélératrices RF

J-L.Biarrotte, Ecole IN2P3 accélérateurs, La Londe les Maures, Septembre 2009
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J
Jean ean- -L Luc uc B BIARROTTE IARROTTE – –CNRS / IPN Orsay CNRS / IPN Orsay
Cavités accélératrices RF
Un grand
Un grand merci merci à àtoutes toutes mes mes sources sources d d’ ’informations informations : :
1. Le www !!!!!
1. Le www !!!!!
2. Eric Baron, Nicolas
2. Eric Baron, Nicolas Pichoff Pichoff, , Herv Hervé éSaugnac, et Saugnac, et bien bien d d’ ’autres autres… …

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1.
1. Acc Accé él lé érer rer une une particule particule charg chargé ée e
2. De
2. De l l’ ’acc accé él lé ération ration é électrostatique lectrostatique à àl l’ ’acc accé él lé ération ration RF RF
3.
3. Fonctionnement Fonctionnement d d’ ’une une cavit cavité éacc accé él lé ératrice ratrice RF RF
4. Panorama non
4. Panorama non- -exhaustif exhaustif des des cavit cavité és schaudes chaudes
5. Un
5. Un exemple exemple r ré écent cent : le DTL de SNS : le DTL de SNS
6. La
6. La supraconductivit supraconductivité é
7. Les
7. Les cavit cavité és ssupraconductrices supraconductrices : : int inté érêts rêts & limitations & limitations
8. Panorama non
8. Panorama non- -exhaustif exhaustif des des cavit cavité és sfroides froides
9.
9. Concevoir Concevoir et et construire construire un un linac linac supraconducteur supraconducteur
10. Un
10. Un exemple exemple d d’ ’actualit actualité é: le : le “ “cryomodule cryomodule B B” ”SPIRAL SPIRAL- -2 2
Cavités accélératrices RF

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1. Accélérer
une particule chargée

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1.1. Energie d’une particule au repos
-
-Energie Energie de masse de masse => => (1905) (1905)
avec
avec m m0
0: masse de la
: masse de la particule particule (kg) (kg)
c
c ≈ ≈2.998 2.998 × ×10 108
8m/s
m/s : : vitesse vitesse de la de la lumi lumiè ère re
ex :
ex : é électrons lectrons : E : E
0
0
≈
≈511 511 keV keV
protons : E
protons : E
0
0
≈
≈938.3 938.3 MeV MeV
ions
ions lourds lourds : E : E
0
0
≈
≈A A × ×uma uma
(1
(1 uma uma ≈ ≈931.5 931.5 MeV MeV, A : , A : nb nb nucl nuclé éons ons) )
-
-1 1 eV eV ( (é électron lectron- -volt) = volt) = é énergie nergie gagn gagné ée epar par une une particule particule de charge de charge é él lé émentaire mentaire
1.602
1.602 × ×10 10-
-19 19 C (ex:
C (ex: é électron lectron, proton) , proton) soumise soumise à àune une tension de 1 Volt tension de 1 Volt
1
1 eV eV  1.602 1.602 × ×10 10-
-19 19 J
J
2
00
cmE =

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1.2. Energie d’une particule en mouvement
-
-Energie Energie totale totale => =>
avec
avec γ γ: : é énergie nergie/masse /masse r ré éduite duite
β
β: : vitesse vitesse r ré éduite duite
v :
v : vitesse vitesse de la de la particule particule
-
-Energie Energie cin ciné étique tique => =>
Particule
Particule au repos => au repos =>
β
β= 0, = 0, γ γ= 1 = 1
Particule
Particule non non relativiste relativiste => =>
β
β<< 1, << 1, γ γ≈ ≈1 1
Particule
Particule ultra ultra- -relativiste relativiste ( (proche proche de la de la vitesse vitesse de la de la lumi lumiè ère re) => ) =>
β
β→ →1, 1, γ γ→ →∝ ∝
(
)
2
00totcin
cm1EEE −=−= γ
2
0tot
cmE γ=
2
00
tot
1
1
m
m
E
E
β
γ− ===
c
v
=β