Les R&S®RTO/RTP en physique des accélérateurs

En physique des accélérateurs, les signaux pulsés ont souvent besoin d’être mesurés. Le déclenchement numérique et l'interface faible bruit des oscilloscopes numériques R&S®RTO/RTP permettent de réaliser les mesures de précision élevée nécessaires pour caractériser la configuration expérimentale. Plusieurs fonctions de mesure spécialement développées pour les laboratoires de physique des accélérateurs prennent en charge l’analyse détaillée des signaux.

© Soleil.
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Votre tâche

Les expériences en physique des accélérateurs, par exemple dans les laboratoires de synchrotron, exigent souvent des mesures très précises des paramètres d’impulsion ou de la gigue entre deux signaux. Ces données doivent être mesurées pendant le démarrage et la caractérisation de l’installation expérimentale, ainsi que pendant le fonctionnement pour la surveillance en continu. Pour la surveillance, les données doivent être stockées et téléchargées selon une vitesse de mise à jour très élevée afin de capturer chaque impulsion d’un laser à électrons libres opérant, par exemple à 100 Hz.

Solution Rohde & Schwarz

Les chercheurs apprécieront la précision exceptionnelle des R&S®RTO/RTP. L’interface à faible bruit et le convertisseur A/N monolithique à cœur unique de 10 Géchantillons/s proposent une résolution effective > 7 ENOB pour des données de mesure précises. La résolution d'échantillonnage de 100 ps permet la détection des composantes haute fréquence du signal. L'architecture de déclenchement numérique est la clé de la faible gigue de l'ordre de 1 ps (RMS) du déclencheur. L’option d’oscillateur à quartz thermostaté (OCXO) R&S®RTO-B4 améliore la précision de la base de temps à 0,2 ppm, ce qui est important pour minimiser les dérives à long terme. Les R&S®RTO/RTP réalisent des mesures rapides : 600 000 tests de masques/s détectent les déviations de signaux plus rapidement que jamais auparavant. L'ensemble R&S®RTO/RTP est parfait pour des mesures précises dans de nombreuses applications en laboratoire pour le domaine de la physique des accélérateurs, comme avec les synchrotrons ou les lasers à électrons libres.

Application

Système de verrouillage de sécurité de faisceau

Avec l'introduction du fonctionnement top-up en continu des sources de lumière du synchrotron, le procédé d'injection doit être entièrement automatisé. Cela nécessite des changements majeurs dans le système de contrôle et explique la nécessité d’un nouveau système de verrouillage de sécurité pour prévenir l’endommagement, par exemple, du synchrotron. Les R&S®RTO/RTP sont les outils idéaux pour de tels systèmes de verrouillage de sécurité. Leurs tests de masques rapides surveillent les impulsions qui entraînent le positionneur d’injection dans un synchrotron. Les R&S®RTO/RTP empêchent l'endommagement du synchrotron en arrêtant le processus d'injection si les impulsions ne sont pas bonnes et que le masque n'est pas respecté. De plus, le fonctionnement entièrement à distance est un véritable plus, car les experts peuvent réaliser le dépannage à distance tout en ayant un accès complet aux R&S®RTO/RTP.

Les formes d’ondes peuvent être acquises et téléchargées à des débits allant jusqu’à 100 Hz
Les formes d’ondes peuvent être acquises et téléchargées à des débits allant jusqu’à 100 Hz
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Surveillance des impulsions RF sur le chemin d’accélération des lasers à électrons libres

Dans les lasers à électrons libres (FEL), la forme des impulsions RF est surveillée en continu pour éviter tout dommage à l’accélérateur. Cela nécessite que chaque impulsion unique soit capturée et que les données soient enregistrées en continu. Les FEL de dernière génération augmentent le débit d'impulsion à 100 Hz. Les R&S®RTO/RTP permettent l'acquisition de la forme d'onde et son téléchargement vers un PC à des débits pouvant atteindre 100 Hz pour capturer “toute l'impulsion”.

La gigue entre deux signaux peut être mesurée avec une précision sous la picoseconde
La gigue entre deux signaux peut être mesurée avec une précision sous la picoseconde
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Gigue entre le laser à impulsions et le synchrotron

Dans de nombreuses expériences, plusieurs sources pulsées doivent être synchronisées. Un exemple pourrait être l'alignement d'une impulsion laser avec une source de synchrotron, en s'appuyant sur la mesure du retard. Il est crucial pour la précision de mesure que toute gigue entre les deux soit minimisée. Le déclenchement numérique précis des R&S®RTO/RTP associé à l'option OCXO est la seule manière d'atteindre la précision de l'ordre de la picoseconde pour la corrélation temporelle entre les deux impulsions. L’utilisateur peut analyser les résultats de mesure de retard dans les statistiques de mesure, la distribution de l’histogramme et la tendance à long terme.

Mesures de précision de distribution de déclenchement

Le signal de déclenchement d’un synchrotron ou d’un FEL est crucial pour toutes les expériences de résolution temporelle. Le signal de déclenchement, qui est typiquement disponible dans la salle de contrôle, a besoin d’être distribué à travers tout l’institut de recherche. Pour atteindre une précision de moins d'une picoseconde, les fluctuations thermiques du signal et les autres fluctuations doivent être corrigées. Comment caractériser un tel système de distribution de déclenchement ? L'architecture à déclenchement numérique des R&S®RTO/RTP plus l'option OCXO R&S®RTO-B4 permettent une précision exceptionnelle de moins de 1 ps sur des impulsions distantes de plusieurs microsecondes.

Comparaison de la gigue avec un déclenchement analogique (à gauche) et un déclenchement numérique (à droite)
Comparaison de la gigue avec un déclenchement analogique (à gauche) et un déclenchement numérique (à droite)