E-203 status and future plans Nicolas Delerue on behalf - PowerPoint PPT Presentation

E-­‑203 ¡status ¡and ¡future ¡plans ¡ Nicolas ¡Delerue ¡on ¡behalf ¡of ¡the ¡collabora9on: ¡ Joanna ¡Barros, ¡Nicolas ¡Delerue, ¡ ¡ Stéphane ¡Jenzer ¡and ¡Mélissa ¡Vieille ¡Grosjean, ¡ LAL, ¡CNRS ¡and ¡Université ¡Paris-­‑Sud ¡ ¡ Faissal ¡Bakkali ¡Taheri, ¡Riccardo ¡Bartolini, ¡ ¡George ¡Doucas, ¡Ivan ¡Konoplev ¡and ¡Armin ¡Reichold ¡ John ¡Adams ¡Ins9tute, ¡University ¡of ¡Oxford ¡

E-­‑203/Smith-­‑Purcell ¡radia9on: ¡ quick ¡reminder ¡ • E-­‑203 ¡uses ¡Coherent ¡Smith-­‑Purcell ¡radia9on ¡ to ¡measure ¡the ¡bunch ¡longitudinal ¡profile. ¡ • This ¡radia9on ¡is ¡produced ¡when ¡the ¡bunch ¡ passes ¡near ¡a ¡gra9ng. ¡ • It ¡is ¡a ¡non ¡destruc9ve, ¡poten9ally ¡single ¡ shot, ¡measurement. ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 2 ¡

E-­‑203 ¡in ¡2013-­‑2014: ¡ Upgrades ¡to ¡the ¡experiment ¡ Installa9on ¡of ¡a ¡wire-­‑scanner: ¡ ¡ • Accurate ¡determina-on ¡of ¡the ¡beam ¡ posi-on ¡rela-ve ¡to ¡the ¡gra-ng ¡surface ¡ (100um). ¡ Linear ¡poten9ometer: ¡ • Accuracy ¡on ¡the ¡gra-ng ¡posi-on/ displacement ¡down ¡to ¡~100um. ¡ New ¡motor ¡for ¡the ¡filters: ¡ • Allow ¡to ¡move ¡slits ¡in ¡front ¡of ¡the ¡filters ¡ (for ¡the ¡study ¡of ¡the ¡azimuthal ¡[phi] ¡ distribu-on ¡of ¡the ¡radia-on ¡discussed ¡ later). ¡ New ¡motor ¡for ¡the ¡carousel ¡arm: ¡ • Aim ¡was ¡to ¡increase ¡the ¡posi-oning ¡ accuracy ¡and ¡allow ¡remote ¡control ¡to ¡ comply ¡with ¡FACET ¡requirements. ¡ Faster ¡data ¡processing ¡turn ¡around ¡9me: ¡ • Data ¡are ¡now ¡automa-cally ¡transferred ¡ and ¡analysed. ¡ ¡ Preliminary ¡plots ¡(spectrum) ¡are ¡now ¡ uploaded ¡to ¡EPICS ¡on ¡the ¡fly. ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 3 ¡

E-­‑203 ¡in ¡2013-­‑2014: ¡ Data ¡taking ¡runs ¡ • Thanksgiving ¡2013: ¡ -­‑ ¡Significant ¡issues ¡with ¡beam ¡stability ¡ and ¡backgrounds. ¡ -­‑ ¡We ¡did ¡not ¡get ¡a ¡single ¡stable ¡60 ¡ minutes ¡period ¡to ¡take ¡data. ¡ -­‑ ¡Data ¡not ¡trustable. ¡ ¡ • Spring ¡2014: ¡ -­‑ ¡Several ¡hardware ¡issues ¡following ¡the ¡ upgrade ¡(later ¡understood ¡as ¡coming ¡ from ¡noise ¡and ¡from ¡a ¡faulty ¡rota9onal ¡ poten9ometer) ¡ => ¡unable ¡to ¡achieve ¡reliable ¡rota9on ¡of ¡ the ¡carousel ¡for ¡a ¡full ¡shic. ¡ -­‑ ¡Some ¡data ¡taken ¡but ¡affected ¡by ¡the ¡ carousel ¡rota9on ¡issue. ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 4 ¡

Recent ¡results ¡(publica9ons) ¡ • 2 ¡publica9ons ¡in ¡peer-­‑reviewed ¡journals ¡since ¡the ¡last ¡SAREC ¡ review: ¡ • Reconstruc9on ¡of ¡the ¡9me ¡profile ¡of ¡20.35 ¡GeV, ¡subpicosecond ¡ long ¡electron ¡bunches ¡by ¡means ¡of ¡coherent ¡Smith-­‑Purcell ¡ radia9on ¡ ¡ Phys. ¡Rev. ¡ST ¡Accel. ¡Beams ¡17, ¡052802 ¡-­‑ ¡Published ¡27 ¡May ¡2014. ¡ ¡ hhp://dx.doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.17.052802 ¡ • Longitudinal ¡prole ¡monitors ¡using ¡Coherent ¡Smith-­‑Purcell ¡radia9on ¡ NIM ¡A, ¡Volume ¡740, ¡11 ¡March ¡2014, ¡Pages ¡212-­‑215. ¡ hhp://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2013.11.090 ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 5 ¡

Recent ¡results ¡(conf. ¡papers) ¡ • Study ¡of ¡Phase ¡Reconstruc9on ¡Techniques ¡applied ¡to ¡ Smith-­‑Purcell ¡Radia9on ¡Measurements ¡(IPAC ¡2014, ¡ THPME088) ¡ • Effect ¡of ¡Beam-­‑gra9ng ¡Separa9on ¡on ¡Longitudinal ¡Profile ¡ Reconstruc9on ¡using ¡Smith-­‑Purcell ¡Radia9on ¡and ¡Recent ¡ Upgrade ¡to ¡E203 ¡(IPAC ¡2014, ¡THPME085) ¡ • Reconstruc9on ¡of ¡Longitudinal ¡Electrons ¡Bunch ¡Profiles ¡at ¡ FACET, ¡SLAC ¡(THPME093) ¡ • Longitudinal ¡profile ¡monitor ¡using ¡Smith-­‑Purcell ¡radia9on: ¡ recent ¡results ¡from ¡the ¡E-­‑203 ¡collabora9on ¡(IBIC ¡2013, ¡ TUPC38) ¡ • Some ¡Proper9es ¡of ¡Coherent ¡Smith-­‑Purcell ¡radia9on ¡from ¡ electron ¡bunches ¡and ¡gra9ngs ¡of ¡finite ¡dimensions. ¡ (IRMMW-­‑THz ¡2013) ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 6 ¡

Recent ¡results: ¡ ¡ addressing ¡ques9ons ¡from ¡SAREC ¡ � 2 distribution for Kramers − Kronig, Linear sampling 120 • About ¡KK ¡reconstruc9on: ¡ 100 we ¡have ¡shown ¡on ¡simulated ¡data ¡ 80 that ¡in ¡many ¡cases ¡the ¡profile ¡ 60 reconstructed ¡with ¡KK ¡is ¡very ¡close ¡ 40 from ¡the ¡original ¡profile ¡(this ¡is ¡a ¡ 20 separate ¡project ¡from ¡E-­‑203). ¡ 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 − 6 x 10 • About ¡the ¡sensi9vity ¡on ¡the ¡ posi9on ¡of ¡the ¡gra9ng, ¡our ¡study ¡ has ¡led ¡us ¡to ¡add ¡a ¡wire-­‑scanner ¡ and ¡a ¡linear ¡poten9ometer ¡to ¡ improve ¡the ¡accuracy ¡of ¡the ¡ measurement. ¡ ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 7 ¡

Recent ¡results ¡ (work ¡in ¡progress) ¡ • Comparison ¡with ¡TCAV: ¡ Very ¡limited ¡data ¡available ¡(2 ¡ sets). ¡First ¡indica9ons ¡are ¡that ¡ E − 203 preliminary Reconstructed time profile Comparison pseudo − single − shot/multi − shot Max Compression the ¡length ¡measured ¡is ¡longer. ¡ 1.2 Multi shot profile Pseudo single − shot 1 Further ¡inves9ga9ons ¡needed. ¡ 0.8 current [a.u.] 0.6 • We ¡made ¡an ¡analysis ¡taking ¡only ¡ 0.4 one ¡pulse ¡per ¡gra9ng ¡posi9on ¡ 0.2 0 (instead ¡of ¡100-­‑200 ¡usually) ¡to ¡ − 0.2 − 1 0 1 2 3 4 5 time [ps] see ¡how ¡this ¡would ¡affect ¡the ¡ profile. ¡Results ¡are ¡encouraging ¡ toward ¡the ¡feasibility ¡of ¡a ¡real ¡ single ¡shot ¡device. ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 8 ¡

Toward ¡a ¡single ¡shot ¡device ¡ E − 203 preliminary Reconstructed time profile • At ¡the ¡moment ¡we ¡take ¡6 ¡sets ¡of ¡100-­‑200 ¡ Comparison pseudo − single − shot/multi − shot Max Compression 1.2 Multi shot profile data ¡points ¡to ¡reconstruct ¡a ¡profile ¡(3 ¡set ¡of ¡ Pseudo single − shot 1 signal ¡data ¡and ¡3 ¡sets ¡of ¡background ¡data). ¡ 0.8 current [a.u.] • Our ¡recent ¡study ¡shows ¡that ¡we ¡could ¡take ¡ 0.6 0.4 6 ¡sets ¡ data ¡with ¡a ¡single ¡data ¡point ¡ ¡ 0.2 [Note: ¡this ¡would ¡note ¡significantly ¡change ¡ 0 the ¡-me ¡needed ¡for ¡a ¡measurement ¡as ¡we ¡ − 0.2 − 1 0 1 2 3 4 5 are ¡dominated ¡by ¡motor ¡mo-on.] ¡ time [ps] • Using, ¡for ¡example, ¡the ¡polarisa9on ¡ informa9on ¡we ¡expect ¡to ¡be ¡able ¡to ¡extract ¡ signal ¡and ¡background ¡from ¡a ¡single ¡ measurement. ¡ We ¡would ¡then ¡only ¡need ¡ 3 ¡data ¡points ¡ to ¡ get ¡a ¡profile. ¡ • Later, ¡by ¡using, ¡for ¡example, ¡the ¡azimuthal ¡ distribu9on ¡we ¡might ¡be ¡able ¡to ¡make ¡ single ¡shot ¡ measurements. ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 9 ¡

Status ¡with ¡respect ¡to ¡the ¡ collabora9on ¡goals ¡ • With ¡the ¡two ¡recent ¡publica9ons ¡E-­‑203 ¡has ¡ achieved ¡most ¡of ¡its ¡goals ¡ ¡ (demonstra9on ¡of ¡SP ¡in ¡the ¡100s ¡fs ¡range). ¡ ¡ What ¡remains ¡to ¡be ¡done: ¡ • Show ¡the ¡resolu9on ¡that ¡can ¡be ¡achieved ¡on ¡ “notch ¡collimator”measurement. ¡ • Prepare ¡for ¡a ¡“single ¡shot” ¡device: ¡ -­‑ ¡validate/understand ¡signal ¡azimuthal ¡ distribu9on ¡ -­‑ ¡validate/understand ¡signal ¡polarisa9on ¡ Nicolas ¡Delerue, ¡LAL ¡Orsay ¡ E-­‑203 ¡status ¡ 10 ¡