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MOTOREX Magazine 2014 102 FR

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MOTOREX Magazine 2014 102 FR

REPORTAGE SUITE 1

REPORTAGE SUITE 1 Injecteur Les électrons sont produits et préaccélérés. 2. Accélérateur linéaire Les électrons sont accélérés jusqu’à atteindre presque la vitesse de la lumière. Aimant quadripôle Cet élément conduit le faisceau d’électrons le long de la trajectoire. Cavités L’accélérateur linéaire se compose de 104 cavités comportant chacune 113 disques de cuivre en forme d’anneaux. Il a une longueur totale de 335 mètres. UN ONDULEUR HAUTE PRÉCISION Pour que les scientifiques puissent observer de nouvelles dimensions, il faut, outre le savoir théorique, l’infrastructure nécessaire. Dans le cas du SwissFEL, la construction des installations et de ses parties techniques représente un autre défi de taille. Prenons l’exemple des onduleurs: que d’efforts et d’ingéniosité pour atteindre la précision voulue au 1000 e dans ces éléments de 4 mètres de long, 1,4 mètre de haut, 2 mètres de large et de près de 20 tonnes! L’étroite collaboration entre les spécialistes du PSI et des fournisseurs de qualité a également permis aux entreprises impliquées de découvrir de nouvelles dimensions dans le domaine de la technique de production. La mesure au laser permet de constater avec précision la différence entre une pièce montée et une pièce qui ne l’est pas. DE L’AMBITION S.V.P.! Des projets tel que le SwissFEL ne sont en général réalisables qu’avec le concours d’intervenants qui font preuve d’une solide ambition. C’est ainsi que le PSI a, en 2010, mandaté l’entreprise Max Daetwyler AG, réputée dans la construction de machines de haute précision, pour la fabrication des prototypes et des 12 onduleurs. Le premier onduleur n’a pas tardé à sortir des ateliers de Ursenbach et a été livré à Villigen, dans un conteneur spécial climatisé et à suspension pneumatique. Une réalisation qui a nécessité de nombreuses solutions spéciales et innovantes tant du point de vue de la construction que de la technique de production. DES SPÉCIALISTES À L’ŒUVRE Daetwyler Industries peut se prévaloir d’une très grande expérience dans la construction de machines de haute précision, destinées notamment au fraisage et au ponçage de machines et de pièces à usiner qui peuvent aller jusqu’à 30 tonnes et mesurer jusqu’à 12×2,5×2 mètres. Afin que le bâti de la machine qui pèse des tonnes puisse être préparé avec précision, toutes les machines d’usinage sont installées dans le hall climatisé sur une base de béton aux dimensions impressionnantes (Ø taille 40×20×25 mètres). Pour les bâtis destinés aux onduleurs de SwissFEL on a utilisé une matière minérale composite qui remplit au mieux les exigences en matière de 12

L’onduleur est placé dans une chambre sous vide afin que les aimants puissent être positionnés le plus près possible du flux d’électrons. Extraits: © PSI 4. Expériences Les impulsions extrêmement courtes et intenses sont ensuite amenées au moyen d’éléments optiques jusqu’aux installations de mesure, où les expériences les plus diverses peuvent être réalisées. Aimants en néodyme 3. Onduleur Les onduleurs se composent d’aimants en néodyme ultra-puissants. Ces aimants à polarité alternée (nord/sud) contraignent les électrons à adopter une trajectoire sinueuse pour générer ensuite du rayonnement X. rigidité, de poids ainsi que de stabilité thermique et de forme. Il faut une habileté certaine ne serait-ce que pour tourner la pièce de plus de 6 tonnes qui doit être usinée des deux côtés … Les spécialistes du fraisage et du ponçage procèdent en plusieurs étapes pour dimensionner à la perfection les éléments structurels des onduleurs. ENTIÈREMENT CLIMATISÉ L’atelier d’Ursenbach dispose d’un département de montage climatisé, équipé spécialement pour le montage des onduleurs. La différence de température doit être au maximum +/– 0,3 °C à toutes les hauteurs du hall. La précision horizontale des profils des onduleurs doit être de 20 µm (0,002 mm) au maximum sur 4 mètres de longueur. La température ambiante et la position des onduleurs sont donc cruciales pour faire des mesures précises lors du montage. Le PSI a développé pour ce faire des méthodes et des appareils de mesure spécifiques. Les 12 onduleurs nécessaires au SwissFEL seront donc fabriqués en automne 2015, en Haute-Argovie. DES APPLICATIONS VARIÉES SwissFEL permettra de développer des connaissances totalement nouvelles, d’approfondir notre compréhension de la nature et de générer ainsi des applications pratiques, comme de nouveaux médicaments, des pro- cessus plus efficients dans l’industrie chimique, de nouveaux matériaux pour l‘électronique ou encore des méthodes alternatives pour la production d’énergie. Ces perspectives alléchantes montrent bien l’importance des efforts de recherche menés par le PSI pour l’ensemble de notre société. Un exemple également de la collaboration fructueuse qui peut s’installer entre la recherche de pointe et des partenaires industriels, qui peuvent eux aussi mettre en œuvre des projets spectaculaires dans des dimensions entièrement nouvelles. • www.psi.ch www.daetwyler.com QUELLE EST LA VITESSE DE L’«ULTRARAPIDE»? Pour pouvoir observer des processus au déroulement ultrarapide, il faut des impulsions extrêmement courtes de rayons X, comme le SwissFEL en produira. Une telle impulsion dure environ 10 femtosecondes (0,00000000000001 s). Le temps d’exposition d’une caméra normale est de 10 millisecondes (0.01 s) – le SwissFEL a donc un temps d’exposition de mille milliards (1 billion) de fois plus bref! SwissFEL permettra de «photographier» comment des molécules s’associent pour former une nouvelle substance. Extrait: © PSI MOTOREX MAGAZINE 102 I JUILLET 2014 13

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