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Electronique de puissance et RF


Le LPC est chargé de l’étude et de la conception d’un refroidisseur radiofréquence (RFQ cooler) ayant pour rôle de réduire l’émittance des faisceaux radioactifs de haute intensité issus du bâtiment de production de SPIRAL 2.
Ce travail se limite dans un premier temps à réaliser un démonstrateur.


Dans le cadre de cette étude, le service a la charge de développer le circuit permettant de produire deux tensions sinusoïdales qui seront appliquées à quatre ensembles d’électrodes formant un quadripôle dont la capacité (environ 80 pF) est la composante majeure du circuit.




Vue du Quadripôle


Les caractéristiques des deux tensions à produire sont les suivantes :
  - Les deux sinusoïdes doivent être déphasées de 180°
  - L’amplitude des deux tensions doit pouvoir être réglée de 0 à 10 kV pic à pic.
  - La fréquence des deux tensions doit pouvoir être réglée dans une bande de fréquence allant de 2,5 à 10 MHz.


Pour créer ces tensions sinusoïdales, nous avons construit un circuit résonant LC, dont le schéma de principe est donné ci-dessous. Celui-ci est constitué de 2 inductances à air et de la capacité du quadripôle sur laquelle nous avons couplé un condensateur variable haute tension motorisé qui nous permettra de régler la fréquence de résonance du circuit. Le circuit LC est excité par une boucle de couplage reliée à un amplificateur classe A d’une puissance de 500W. La solution du couplage dans l’air de la boucle avec l’une des 2 bobines nous permet de nous affranchir de la saturation de tout circuit magnétique, nous optimisons ainsi le transfert de puissance de l’amplificateur vers le circuit LC.




Schéma de principe du circuit résonant


Nous avons effectué des tests (en dehors de la chambre à vide) en utilisant deux circuits LC composés de deux paires de bobines différentes afin de couvrir une large gamme de fréquences.


Les deux circuits nous permettent de faire varier la fréquence de résonnance du circuit de 2,5 MHz à 9 MHz, nous obtenons une tension maximum allant de 4,6 kV à 8 kV et un coefficient de qualité ou de surtension allant de 270 à 350 selon la fréquence. Ces essais ont mis en évidence une limite de tenue en tension des isolateurs du quadripôle.


Les prochains essais vont être réalisés dans l’enceinte à vide avec le quadripôle équipé d’isolateurs ayant une géométrie capable de supporter une tension RF de 10 kV. Le dispositif sera testé dans une cage de blindage qui nous permettra d’utiliser toute la puissance de l’amplificateur.


Contact : J-F. Cam