Post-doc en physique des accélérateurs : ligne d’injection pour le projet perle (h/f)

 
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WorkplaceParis, Ile-de-France, France
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Centre National de la Recherche Scientifique

Post-doc en physique des accélérateurs : Ligne d’injection pour le projet PERLE (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 3 novembre 2021

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Informations générales

Référence : UMR9012-SYLPRA0-034
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : mercredi 13 octobre 2021
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d’embauche prévue : 1 décembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2743 et 3896 euros brut mensuels selon expérience
Niveau d’études souhaité : Bac+5
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Le/La candidat(e) contribuera à l’étude, l’installation et l’exploitation de la ligne d’injection d’un linac à récupération d’énergie (ERL) multi-tours, à fort courant moyen, basé sur la technologie radiofréquence supraconductrice appelée PERLE (Powerful Energy Recovery Linac for Experiments). PERLE est conçu pour valider et explorer un large éventail de phénomènes propres à ce type d’accélérateur dans un régime de puissance opérationnelle jusqu’alors inexploré.
Dans sa configuration finale, PERLE délivrera un faisceau d’électrons de 500 MeV à une intensité moyenne de 20 mA, accéléré sur trois passages dans des cavités supraconductrices à 801,6 MHz. Un Conceptual Design Report (CDR) a été publié par la collaboration PERLE en 2017 [1] pour une version à 1GeV.
Contrairement aux accélérateurs circulaires, les propriétés du faisceau dans les ERLs ne résultent pas d’un état d’équilibre, mais sont définies par la source d’électrons et la manipulation effectuée sur le paquet d’électrons (optique magnétique et champs accélérateurs) au cours de son transport, notamment dans les premières étapes d’accélération, avant d’atteindre le régime relativiste et l’injection dans la boucle principale de l’ERL.
Le/La candidat(e) aura l’opportunité d’évoluer au sein d’une collaboration internationale de haut niveau, coordonnée par IJCLab, réunissant des partenaires experts dans la conception et l’exploitation des ERLs. Au sein de l’IJCLab, il/elle sera membre du Pôle Physique des Accélérateurs.

[1] D. Angal-Kalinin, PERLE: Powerful Energy Recovery Linac for Experiments - Conceptual Design Report, ?url=https%3A%2F%2Farxiv.org%2Fabs%2F1705.08783&module=jobs&id=28667" target="_blank" rel="nofollow">https://arxiv.org/abs/1705.08783

Activités

L’injecteur de PERLE doit être capable de fournir un courant de faisceau moyen de 20 mA à une énergie d’environ 7 MeV, avec une émittance normalisée inférieure à 6 mm mrad. Ces paramètres ont défini la conception et les choix technologiques retenus pour la ligne d’injection. Ainsi, le faisceau sera émis à partir d’un canon DC équipé de photocathode éclairée par des impulsions laser avec la structure spatio-temporelle requise. La compression longitudinale du paquet après génération à la source sera effectuée à l’aide d’un buncher (cavité RF en cuivre). L’accélération du faisceau jusqu’à l’énergie d’injection se fera au sein d’un booster fonctionnant à une fréquence de 801,6 MHz (même fréquence que les linacs de l’ERL). Il sera composé de 4 à 5 cavités supraconductrices mono-cellule (ou éventuellement quelques double-cellule). Le contrôle individuel des cavités en amplitude et phase RF permettra un réglage fin de la taille et de l’énergie du faisceau accéléré. Des solénoïdes de focalisation situés entre le canon DC et le booster seront utilisés pour le transport du faisceau et la compensation de l’émittance. En sortie du booster, le faisceau est guidé vers la boucle ERL via le merger (une chicane magnétique). La caractérisation des paramètres du faisceau sera assurée par des diagnostics appropriés le long de la ligne d’injection.
Le/La candidat(e) contribuera à l’effort de conception entrepris au sein de la collaboration PERLE, en particulier ce qui concerne la ligne d’injection qui définira les propriétés du faisceau dans l’ERL multi-tours. En effet, l’injecteur PERLE délivrera un courant de faisceau moyen de 20 mA. Cela implique un paquet d’électrons à haut taux de répétition, et également une charge élevée par paquet (500 pC en quelques picosecondes de durée du paquet à un taux de répétition de 40,1 MHz). Dans la ligne d’injection, le faisceau sera soumis à un fort effet de charge d’espace, la source d’électrons étant à quelques centaines de keV. En particulier, la charge spatiale longitudinale limitera les performances du faisceau d’électrons dans le merger. Le candidat proposera des atténuations de charge d’espace longitudinale dans la section d’injection. Une voie peut être l’optimisation des paramètres laser permettant la photoémission d’électrons. Afin de linéariser l’espace des phases longitudinal, l’installation d’une cavité de linéarisation supplémentaire peut également être envisagée. L’atténuation doit être appropriée pour la section d’injection et l’ensemble de l’accélérateur. A cette fin, le candidat vérifiera la dynamique de faisceau résultante avec des outils de simulation de bout en bout.
Au fur et à mesure de l’évolution de la conception des composants de la ligne d’injection, le/la candidat(e) effectuera des simulations supplémentaires pour optimiser le transport du faisceau de la source d’électrons à la sortie du Merger et garantir ainsi un bon transfert vers la boucle principale de l’ERL. Plusieurs itérations avec des collègues en charge des études de la maille optique de l’ERL sont prévues afin d’effectuer des simulations complètes « start to end » et de valider sa configuration du lattice.
L’installation et la mise en service de la source d’électrons (un DC-Gun) auront lieu pendant la durée de ce post-doc. Le/La candidat(e) aura l’opportunité de participer à la mise en place et la qualification du canon DC en collaboration avec des collègues du CNRS et du STFC-Daresbury. Il/Elle aura également la tâche de définir et opérer les diagnostics appropriés afin de caractériser le faisceau d’électrons dans la ligne d’injection.
En fonction du profil du candidat, l’implication dans les différents travaux sera pondérée.

Compétences

- Bonnes connaissances en physique des accélérateurs
  • Connaissance de la physique des faisceaux dominés par les charges d’espace de faible énergie
  • Compétences en conception d’accélérateurs et outils de dynamique de faisceaux comme ASTRA et GPT
  • Expérience avec des travaux expérimentaux sur accélérateur
  • Capacité de communication et de raisonnement, d’analyse, de synthèse et d’esprit critique
  • Capacité d’apprendre et de développer des compétences, flexibilité et adaptabilité, créativité
  • Langues : français et/ou anglais (écrit/oral)
  • Autonomie, capacité d’organisation et capacité à rendre compte

    Une (ou plusieurs) de ces compétences supplémentaires pourraient être considérées comme un atout :
  • Connaissance du diagnostic par faisceau d’électrons
  • Connaissances sur la conception RF et les outils de simulation RF
  • Connaissances de base en physique des semi-conducteurs
  • Connaissance de la technique haute tension
  • Connaissance de la technique du vide (de préférence sous vide extra poussé)

    Contexte de travail

    Le Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) est une Unité Mixte de Recherche (UMR) sous tutelle du CNRS (IN2P3), de l’Université Paris-Saclay et de l’Université de Paris. Le laboratoire est localisé sur le campus de l’Université Paris-Saclay à Orsay. Le campus est situé à 20 kms au sud de Paris et facilement accessible en RER en 35 minutes.
    IJCLab. est né en 2020 de la fusion de cinq unités (CSNSM, IMNC, IPN, LAL, LPT). Le personnel est constitué de près de 560 permanents (340 ingénieurs, techniciens et administratifs et 220 chercheurs et enseignants-chercheurs) et environ 200 non-permanents dont 120 doctorants. Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, la physique théorique, les astroparticules, l’astrophysique et la cosmologie, les accélérateurs de particules, l’énergie et l’environnement et la santé. IJCLab dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 agents IT) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point/en ½uvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique, ainsi que la conception, le développement et l’utilisation d’instruments.
    Le/La candidat(e) sera intégré à l’équipe Physique, Instrumentation et Manipulation des Faisceaux (BIMP) du Pôle Accélérateurs sous la direction de Luc Perrot. Il/Elle sera encadré(e) par Christelle Bruni, chercheur de l’équipe et participera également à la collaboration PERLE, gérée par Walid Kaabi.
    L’équipe BIMP est composé de 22 personnes engagées dans différentes thématiques de la conception des accélérateurs et associées à des projets comme FCC, ThomX, MYRRHA, SPIRAL2, MLL-TRAP...
    Le projet PERLE s’inscrit dans un effort collaboratif entre le CNRS, le CERN, Jefferson Lab (JLAB), l’Institut Budker de Physique Nucléaire (BINP-Novosibirsk), STFC-Daresbury, l’Université de Liverpool et l’Université de Cornell.
    Pour ce poste, une collaboration avec STFC-Daresbury est prévue. L’effort portera sur l’installation et la mise en service du Canon DC.
    Le/La candidat(e) publiera et communiquera ses résultats de recherche dans des revues et conférences spécialisées, ainsi que dans le Technical Design Report (TDR) de PERLE que la collaboration publiera.

    Contraintes et risques

    Ni risque, ni contrainte.
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