Définition d'un réseau de référence métrologique pour le positionnement d'un grand accélérateur linéaire

Definition of a reference metrology network for the positioning of a large linear accelerator

• Auteur / Autrice : Freddy Becker
• Direction : Jean-Georges Sieffert, Pierre Grussenmeyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Topographie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines -- Alignement

Accélérateurs de particules

Mesure

Résumé

Ce travail de doctorat est consacré à l'étude du système d'alignement du CLIC, projet d'accélérateur linéaire de particules de plus de 30km de long mené par le CERN. L'aspect le plus remarquable de ce projet réside dans la précision très contraignante de ±10 microns sur 200m qu'il faut atteindre sur l'alignement relatif des éléments de l'accélérateur. Cette thèse se situe dans le prolongement de travaux entrepris depuis 10 ans. Ceux-ci avaient notamment permis de sélectionner un certain nombre de capteurs métrologiques susceptibles de répondre aux besoins du CLIC. Or la plupart de ces capteurs effectuent leurs mesures par rapport à des références géométriques sensibles à la gravité. Le niveau élevé de précision requis nous a donc conduit à consacrer une partie importante de ce travail à l'effet des perturbations de la gravité sur l'utilisation de ces capteurs. Cela a permis de mettre en évidence les effets qui devront être pris en compte et de dégager les interrogations qui subsistent encore sur l'utilisation des niveaux hydrostatiques. Cette recherche avait également pour but d'établir une proposition de configuration du système d'alignement, basée sur l'utilisation des capteurs sélectionnés. Il s'agissait donc d'effectuer des simulations des précisions obtenues avec les différentes configurations possibles. L'outil de calcul disponible étant inadapté, un effort majeur a été consacré au développement d'un nouveau logiciel. Les méthodologies orientées-objet se sont avérées être très bénéfiques dans ce contexte et ont permis la mise au point d'un outil évolutif adapté à des projets de recherche. Les simulations effectuées ont permis de définir une configuration optimale du réseau. Enfin, en raison des problèmes peut-être insolubles que pose l'utilisation des capteurs hydrostatiques, nous avons mené une réflexion qui nous a permis d'ébaucher assez précisément une solution alternative basée sur l'utilisation d'un long faisceau laser.

This doctorate work is devoted to the alignment system study of CLIC, a more than 30km long linear particles collider project carried out by CERN. The most remarkable aspect of this project lies in the very constraining precision of ±10 microns over 200m which has to be achieved for the relative alignment of the accelerator's elements. This thesis has been in the prolongation of work undertaken for 10 years. Those had in particular made it possible to select a certain number of metrological sensors likely to meet the needs of CLIC. However the majority of these sensors take their measurements relatively to geometrical references sensitive to gravity. The high level of necessary precision thus led us to devote a great part of this work to the effects of gravity disturbances on the sensors' use. That made it possible to highlight the effects which will have to be taken into account and to determine the interrogations which still remain about the use of hydrostatic levels. The purpose of this research was also to establish a configuration proposal for the alignment system, based on the selected sensors' use. Thus simulations of the precisions achieved by the various possible configurations had to be carried out. The available calculation tool being unsuited, a major effort was devoted to the development of a new software. Object-oriented methodologies proved to be very beneficial in this context and allowed the development of an evolutionary tool adapted to research projects. Simulations carried out made it possible to define an optimal configuration of the network. Lastly, because of the perhaps insoluble problems that hydrostatic sensors pose, we carried out a reflexion which allowed us to outline rather precisely an alternative solution based on the use of a long laser beam.