Monitors de posició del feix i control de l'òrbita

Els monitors de posició de feix (BPMs) proporcionen una mesura de la posició transversal del feix. ALBA utilitza passos de buit de tipus button per a tots els blocs BPM, tant a la cadena d’injecció com a l’anell d’emmagatzematge. Les característiques de la senyal captada pels buttons depenen principalment de la intensitat del feix, del patró d’ompliment i de la geometria tant dels BPM com dels propis buttons.

El processament de la senyal dels BPM es realitza mitjançant electrònica dedicada (Libera Brilliance). Aquesta electrònica proporciona dades de posició a freqüències diferents que les usades pels estudis de la màquina, pel sistema de protecció, per l'anàlisi post-mortem i pel control de l’òrbita. El control de l’òrbita del feix és la funció principal dels monitors de posició del feix.

L’objectiu principal del bucle de control es realitza mitjançant el sistema de retroalimentació ràpida d’òrbita (Fast Orbit Feedback o FOFB). Aquesta retroalimentació comença llegint la posició del feix proporcionada pels BPM i calcula el corrent que han de subministrar els imants correctors al feix per assolir l’òrbita ideal. El sistema torna a llegir la posició del feix i el bucle comença de nou. Aquest procés es realitza a una freqüència de 5 kHz (2000 vegades per segon), fet que manté la posició del feix dins de ±(50, 30) nm. A la imatge es mostra un exemple de correcció del soroll durant la prova del FOFB, amb una comparació de la posició del feix amb el FOFB activat i desactivat, mentre un dispositiu d’inserció (ID) mou la seva obertura.

Monitors de corrent del feix

Tant l’anell propulsor com l’anell d’emmagatzematge estan equipats amb un transformador de corrent ràpid (FCT, per les seves sigles en anglès) i un transformador de corrent continu (DCCT). El FCT és un transformador de corrent no interceptiu que mesura la intensitat del feix a partir del flux magnètic induït en un nucli toroidal (bobina) per un devanat primari (el feix d’electrons). Tanmateix, el seu ample de banda útil de mesura està limitat a l’interval entre 1,5 kHz i 2 GHz. Per aquest motiu, s’utilitza un DCCT, que és capaç de mesurar senyals fins al nivell de corrent continu (DC) mitjançant retroalimentació activa, amb una resolució RMS de 5 μA. La combinació d’aquests dos transformadors de corrent ens proporciona tant la corrent total del feix com la seva distribució longitudinal.

La imatge mostra la distribució del feix d’electrons al llarg d’un temps d'una volta a l’accelerador d’ALBA (896 ns). El feix està compost per 440 paquets d’electrons (bunches) espaiats cada 2 ns, i la diferència en el corrent de cada paquet es deu a l'eficiència irregular al llarg de la cadena d’injecció.

Monitors de radiació de sincrotró

S’obté una imatge del feix d’electrons utilitzant la llum visible produïda quan el feix travessa un dipol de curvatura. Al propulsor, això es fa mitjançant els monitors de radiació de sincrotró. La radiació surt de la cambra de buit a través d’una finestra de safir, i la part visible se selecciona mitjançant un mirall de silici a pressió atmosfèrica. Una lent teleobjectiu enfoca la llum sobre la càmera CCD.

La fotografia mostra les imatges del feix d’electrons en diferents moments durant la rampa de l’accelerador propulsor, cosa que s’aconsegueix endarrerint el disparador de la càmera. Les escales horitzontal i vertical de cada imatge estan en mil·límetres.

Càmera estenopeica de raigs X

A l’anell d’emmagatzematge, la mida del feix és tan petita que l’obtenció d’imatges mitjançant llum visible (com al propulsor) està limitada per la difracció, i per això cal utilitzar un altre sistema: la càmera estenopeica de raigs X. Amb aquest sistema ben conegut, la llum procedent d’una escena passa a través d’una petita obertura (pinhole) i projecta una imatge invertida de l'escena sobre el pla d’imatge del sistema.

A ALBA, la càmera estenopeica selecciona la part de raigs X durs (al voltant de 45 keV) de la radiació de sincrotró amb l’objectiu d’obtenir una imatge transversal del feix d’electrons i mesurar-ne la mida, a partir de la qual s’infereix l’emitància del feix. ALBA té dues càmeres estenopeiques de raigs X, ambdues proporcionant imatges similars del feix.

La imatge que es mostra aquí és una fotografia del feix d’electrons transversal obtinguda mitjançant la càmera estenopeica de raigs X a FE21, i les línies de contorn corresponen a l’ajust bidimensional realitzat per obtenir les mides del feix i l’angle d’inclinació.