Brevet FR2675334A1 — publié le 19921016

L'invention concerne les faisceaux des accélérateurs circulaires et linéaires. Etat actuel de la technique: Les instabilités longitudinales et transverses des faisceaux trouvent fers sources dans les champs électromagnétiques (CEM) qui sont induits par la densité longitudinale des charges des paquets circulant dans les différents éléments qui entourent le faisceau: - les cavités ou structures accélératrices - la chambre à ide, ses soufflets et différentes corrugations, etc. L'importance des CEM dépend essentiellement d la matière constitlltive. et des forme géométriques de I a chambre à vide et des cavités ou structures accélératrices, dans la limite du spectre des fréquences qui sont la transformée de FOURIER de la structure temporelle des charges circulantes Usuellement, cette structure temporelle est donne. On remarque que deux zones de fréquences qui dépendent du diamètre de l'ouverture correspondant au passage du faisceau ne sont pas ou peu concernées: 1 ) 11 existe une limite de coupure basse fréquence, déterminée par le plus grand diamètre de la chambre à vide en de de laquelle les impédances deviennent trop faibles pour provoquer des instabilités sur le faisceau. 2 ) 11 existe également une limite de coupure haute fréquence au-delà de laquelle les CEM induits ne pauvent rester bloqués dans les d i fférentes corrugat i ons success i ves de la chambre à vide et des structures H.F. et dont la conséquence est également une chute d'impédance qui ne provoque plus d'instabilités sur le faisceau, flans la zone néfaste, deux types d'impédances concourent, par les champs électriques et magnétiques qu'elles développent, à créer les instabilités longitudinales et radiales du faisceau - les impédances large bande longitudinales et transverses dont I'effet ne se fait sentir sur le faisceau qu'entre la tete et la queue du paquet; c'est donc un effet quasi instantanné qui provoque sur la queue du paquet une situation soit indifférente, soit stable, soit instable, suivant les phases et amplitudes des signaux induits - les impédances à bandes étroites longitudinales et transverses correspondant aux fréquences de résonance des différents modes de l'ensemble des caites places volontairement (structures accélératrices) ou non (corrugations) autour du faisceau et qui, si les coefficients de surtension sont suffisants, mémorisent les CEM d'un paquet qui agiront sur le paquet siuant . vant (Coupling impedance in modern acceierators, S.R.HEIFETS and S.R.KHEIFETS, SLRC-PUB-5297, sept. 1990. Bunched beam instabilities, J.L. LRCLRRE, 1980 Particle Rccelerator Conference,GEMEVE.) Dans le cas de accélérateurs circulaires (il faut @ y inclure les moyens accélérateurs de particules chargées groupées en paquets où le paquet et de particules d'un faisceau repasse une ou plusieurs foi dans la cavité ou structure accélératrice, exemple non iimitatif: microtron) le paquet suivant peut etre un autre paquet ou éventuellement le meme paquet lors d'un passage ultérieur. R l'instant où un paquet de particules se présente dans une cavité ou structure accélératrice ou un champ longitudinal et/ou transverse ont ete mémorisés par l'intermédiaire des coefficients de surtension des differents modes de cette cavité, il existe un conflit entre ce qui est memorise directement par le faisceau sous forme de moments, compte-tenu de L'énergie des particules, et le ou les champs mémorisés dans la cavité résonnante, l'effet résultant pouvant etre indifférent, stabilisateur ou au contraire déstabilisateur, suivant les phases et amplitudes des signaux induites, comme pour les impédances large bande, mais ici sur l'ensemble du paquet lui-même, apres un tour dans la machine, ou sur l'ensemble d'un paquet different dans le cas ou i it existe plusieurs paquets. Dans le cas d'un accélérateur linéaire, le paquet suivant est nécessairement un paquet distinct, et à il instant ou il se presente dans une cavité ou structure accélératrice ou des champs longitudinaux et/ou trasnverses de l'ensemble du paquet précédent ont ete mémorisés par l'intermédiaire des coefficients de surtension des différents modes de cette cavité ou structure accélératrice, le paquet suivant va etre influencé par des forces longitudinales et transverses, ce qui peut conduire pour ce paquet à un effet indifférent, stable ou instable suivant les phases et amplitudes des signaux induits. Sur la totalité des accélérateurs de particules chargees existants ou en cours de construction, des efforts conséquents théoriques et pratique ont te et sont menes depuis de nombreuses années pour réduire au maximum ces différents types d'impédances, en lissant au mieux la chambre à vide pour abaisser les deux types d'impédances large bande et sur les impédances à bandes étroites en couplant des charges resistives sur les modes non utiles à la fonction d'accélération pour réduire les coefficients de surtension de ces modes, avec un succès limite à certains modes. La situation actuelle est caractérisée: ab sur les accelérateurs circulaires de type anneau de stockage, anneau d'amortissement, anneau dedie au rayonnement synchrotron, etc. et concernant tout type de particules chargées - par des instabilités longitudinales dues aux forces accelératrices venant des CEiN induits dans les impédances longitudinales large bande et bandes etroites qui provoquent un allongement du paquet avec mouvement dipolaire et/ou multipolaire se traduisant à la fois par des oscillations en energie et/ou une dispersion en énergie des différentes particules du paquet - par des instabilités transverses, conséquence des instabilités longitudinales mentionnees ci-dessus, qui entraînent une augmentation des dimensions transverses du paquet elles-memes modifiées par les forces transverses des CEM induits dans les impédances transverses large bande et bandes etroites. De mêmes les instabilités transverses entraînent une augmentation des dimensions longitudinales et un nouvel équilibre s'établit. Le bouclage de es deux instabilités est inhérent aux caractéristiques de ce type d'accélérateurs, comme peut le constater l'homme de l'art. es instabilités qui s'avèrent etre des défauts affectent serieusement les caractéristiques des faisceaux, exemples non limitatifs: - pour les anneaux de stockage et d'amortissement: *dispersion en énergie des particules des paquets *augmentation des dimensions longitudinales avec instabilités longitudinales *augmentation des dimensions transverses avec instabilités transverses - pour les anneaux dédié au rayonnement synchrotron: *diminution de la brillance b) sur les accélérateurs circulaires de t type collisionneur, simples et Zou doubles et concernant tous les types de particules chargees exemples non limitatifs:: électrons et positrons, protons et anti-protons, protons et électrons, etc...): coame sur les différents accélérateurs indiqués ci-dessus, - par une réduction de la luminosité du fait de 1 'augmentation des dimensions transverses - par une diminution de la résolution en energie due à l'augmentation de la dispersion en energie des particules de chacun des paquets en collision et qui pollue les résultats des expériences de physique. S'y ajoute un autre phénomène important du à l'effet de facalisation au moment de l'interaction des deux paquets en collision appelé effet "faisceau -faisceau" qui entraîne un glissement d nombre d'ondes d'oscillations bétatroniques des particules impliquées par cet effet et qui entralne également ces particules sur une orbite d'amplitude plus grande.Elles subissent alors des farces attribuées à différents mecanismes, comme par exemple la "diffusion RRNOLD", qui poussent ces particules sur des résonances bétatroniques d'ordre supérieur et qui conduisent celles-ci sur des oscillations d'amplitude de plus en plus grande jusqu'à atteindre la paroi de la chambre à vide. Ce qui conduit, au-delà d'un certain seuil, à la perte des faisceaux en collision. Sur la plupart des collisionneurs, et suivant le type de particules, la limite constatée est tres voisine. Remarque: sur les accélérateurs circulaires dédies au rayonnement synchrotron et sur les accelèrateurs circulaires collisionneurs ou les particules émettent du rayonnement synchrotron dans les éléments qui courbent la trajectoire, indépendamment des instabilités decrites precedemment, il existe une dispersion en énergie avec augmentation des dimensions transverses dues au rayonnement synchrotron. c) sur les accélérateurs linéaires ou il existe également, comme sur les accelerateurs circulaires, des effets dus aux differents types d'impédances: pour les impédances large bande: - par un effet longitudinal, dû aux CEM induits par la tete du paquet et, qui, modifiant sur l'ensemble "structure accelératrice et chambre à vide" la valeur du champ accélérateur agissant sur tes particules en queue du paquet, conduit à une energie plus faible pour celles-ci, - par un effet transverse dû aux CEM induits par la tete du paquet et qui agissant sur les particules de queue provoquent une augmentation des dimensions transverses pouvant aller jusqu'à la perte de ces particules; pour les impédances à bandes étroites:: - par un effet longitudinal, en tête d'accélérateur, par exemple pour un accélérateur d'électrons sur ia première cavite (prégroupeur) et le tout début de la première structure accélératrice (groupeur), alors que les particules ne sont pas relativistes; les CEtI induits précèdent le paquet dans l'ensemble "cavité-structure accélératrice-chambre à vide", provoquant une oscillation longitudinale , dipolaire ou multipolaire, entraînant à la fois des oscillations et une dispersion en energie du faisceau. - par un effet transverse, identique à celui decrit ci-dessus, provoquant des oscillations transverses dipolaires et multipolaires et entraînant des modifications des dimensions transverses du faisceau. - par des effets longitudinaux et transverses du paquet précédent et qui > par l'intermédiaire des coefficients de surtension Q des différents modes, sont mémorises et vus par le paquet suivant, comme cela a été décrit pour les accélérateurs circulaires Remarque: Indépendamment des effets décrits précédemment, il existe un effet dû aux chocs des particules du paquet sur les molécules restant dans ie uide de l'accélérateur qui provoque une dispersion en energie des particules et modifie les dimensions transverses. d) Sur les lasers à électrons libres qui utilisent des faisceaux de particules chargées relativistes, installés sur les accélérateurs circulaires ou lineaires, dans une section droite dédiée, comportant des onduleurs montes coaxialement dans cette section, et une cavité optique constituée de deux miroirs montes en regard l'un de l'autre à chaque extrémité pour réfléchir la lumière émise par les faisceaux et permettre son ailer-retour, a une période qui coïncide avec le passage des paquets d'électrons: : - par une amplification laser qui va dependre des caractéristiques du faisceau, donc à la fois des instabilités longitudinales et transverses qui conduisent à un fonctionnement erratique aussi tien sur le temps de montee de l'oscillation laser que sur la puissance au niveau de la saturation et que sur la stabilité de la longueur d'onde du rayonnement émis. Sur les accélérateurs circulaires, le fonctionnement du laser entraîne une variation de l'énergie des particules qui interagissent avec la lumière du laser, ce qui se traduit par une dispersion en énergie avec augmentation des dimensions transverses dont la conséquence est - soi t l'arrêt du laser, celui-ci ne pouvant redémarrer qu'après que le faisceau ait retrouve les caractéristiques correspondant au seuil de démarrage de l'oscillation laser - soit sa limitation en puissance due à l'égalité des constantes de temps de la montée de l'oscillation laser et de celle due à la dégradation des caractéristiques du faisceau entrainee par l'interaction des particules avec la lumiere du laser. et équilibre ainsi etabli depend et varie comme les instabilités d faisceau. (First Operation of a Stcraqe Ring Free Electron Laser, M.BILLRRDON and al., Phys. Rev. Lett. 1651, 1652. 1983) La présente invention visse a repousser le seuil s d'instabilités des faisceaux et ainsi å remédier aux differents inconvénients rencontrés jusqu'à présent et décrits ci-dessus. Elle modifie la structure temporelle en transformant la densité longitudinale du paquet de particules chargées en un groupe de micro- paquets de densité longitudinale moyenne équivalente. Rinsi, les CEM induits par le faisceau transforme se retrouvent essentiellement dans un domaine de fréquence situe au-dela de l@ fréquence de coupure haute de l'ensemble "cavités ou structures accelératrices-chambre à vide" où les impédances sont bien plus faibles, les effets sur le faisceau sont bien plus faibles également donc favorables à sa stabilité. Le procédé selon l'invention utilise comme dispositif soit une nouvelle cavité ou structure accélératrice accordable (1), soit un mode supérieur accordable des cavités ou structures accélératrices préexistantes. Dans ce dernier cas, les deux systèmes d'accord (4) doivent être découplés pour que le fonctionnement des boucles d'asservissement d'accord ne soit pas perturbé. Remarque importante. Les modes les plus élevés des cavités ou structures accélératrices principales ainsi que les soufflets et corrugations de la chambre à vide présentent des impédances à bandes étroites longitudinales et transverses pouvant etre très importantes, et en général non couplées à des charges exterieures mais couplées au faisceau. Elles se situent à des fréquences qui sont très proches mais inferieures à ia fréquence de coupure haute de l'ensemble "cavités ou structures accélératrices principales-chambre à vide". Ces impédances peuvent, dans certains cas, atteindre des valeurs identiques à celles du mode accélérateur principal. L'excitation par les CEM induits sur les modes longitudaux por le paquet de particules peut conduire, compte-tenu des impédances, à des champs accélérateurs qui, par un phenomene auto-consistant, provoquent pour chaque mode la modification de la densité longitudinale du paquet au -delà d'un certain seuil de courant J dans les conditions suivantes: - la fréquence du mode est sur un harmonique: il apparaît, dans ia densité longitudinale du paquet, une structure dont la periode est celle de l'harmonique et dont l'amplitude et la largeur sont fonction du niveau de la tension vue par les particules.Cette structure n'est pas obligatoirement stable - la fréquence du mode est décalée positivement par rapport à l'harmonique: a) au delà de l'énergie de transition de l'accélérateur: la structure mentionnez ci-dessus est instable. Ce qui entraîne l'instabilité des particules concernes b) en deçà de l'energie de transition de l'accélérateur: la structure est stable. Cette situation est celle revendiquée par le procédé suivant l'invention. - La fréquence du mode est décalée négativement par rapport à l'harmonique: les effets decrits ci-dessus sont inverses et l'emploi du procédé suivant l'invention donne une structure stable pour les particules dans un accélérateur au delà de l'énergie de transition - La fréquence du mode est éloignee d'un harmonique de la rotation des particules du paquet: ce mode normalement est exclu mais il reste potentiellement incrimine. En présence de variations locales de température et/ou de contraintes mécaniques suffisantes, la fréquence du mode va passer de l'une a l'autre situation et d'une maniere non mai tr isee. L'ensemble des mode concernes agissant simultanément est la cause principale de l'allongement du paquet, des instabilités longitudinales appelées "instabilités micro-ondes" et des instabillités dites "turbulentes". Les modes transverses, par un meme effet auto-consistant, sont ia cause principale des instabilités transverses suivant le meme processus. Remarque importante concernant les anneaux de collision et plus particulièrement l'effet "faisceau-faisceau": cet effet ne peut à lui seul expliquer la perte des particules sur les parois de la chambre à vide, les forces exercees par le paquet de particules sur les particules concernées par cet effet étant bien trop faibles à longue distance. Seuls les effets des forces transverses dus aux CEM induits par l'ensemble des paquets dans les impédances des modes transverses, dont le champ est nul au centre et maximum au niveau des parois, c'est à dire des cavités, peuvent expliquer la perte brutale des particules au-delà d'un certain seuil de courant. ie choix de la fréquence harmonique d'accord du dispositif du procédé selon l'invention sera guidé par la densite longitudinale qu'aurait ie paquet de particules, en l'absence du dispositif, en dessous du seuil de courant à partir duquel apparaît la première instabilité Ce qui correspond approximativement aux fréquences harmoniques les plus élevées du spectre de FOURIER et dont les niveaux sont déjà en forte décroissance, soit l'inverse du temps de la demi-hauteur de la densité linéïque du paquet. En prenant comme exemple non limitatif l'accélérateur circulaire (Figure i), il faut que cette fréquence soit à la fois harmonique de celle de rotation des particules, de celle de la fréquence d'accord des cavités accélératrices principales et de celle correspondant au nombre de paquets que l'on aurait en l'absence du dispositif selon l'invention. flans le cas ou on utilise comme dispositif (1) selon l'invention un mode supérieur des cavités ou structures accélératrices principales qui le choix doit se porter sur le mode longitudinal dont l'impédance et le coefficient de surtension Q sont les pi us grands. flans le cas où on utilise comme dispositif selon l'invention une nouvelle cavité ou structure accélératrice (1), le choix de la frequence sera le meme que celui defini ci-dessus. Pour conserver la meme fréquence d coupure de l'ensemble "cavités ou structures accélératrices principales (2) ( dispositif t selon l'invention - chambre à vide (6)", il faut que l'ouverture pour le passage du faisceau sur le dispositif selon l'invention soit identique à celle existant auparavant. Pour que le faisceau reste stable, la boucle d'asservissement de l'accord de fréquence du dispositif selon l'invention doit assurer, par rapport à la fréquence harmonique choisie, un décalage de fréquence proche de la fréquence d'oscillation longitudinale appelée "fréquence synchrotron", de sorte à assurer la stabilité longitudinale du groupe de micro-paquets. Ce décalage est en dessous de la fréquence harmonique choisie pour des particules au-delà de l'énergie de transition de l'accélérateur, au-dessus de la fréquence harmonique choisie pour des particules en-dessous de l'énergie de transition. flans le cas ou on ajoute, comme dispositif selon l'invention, une nouvelle covité ou structure accélératrice (1), elle doit etre positionnée à des endroits qui vont dependre du type d'accélérateur. flans le cadre des accelérateurs circulaires (Figure 1), la position du dipositif (1) selon l'invention sera de plus en plus précise suivant le type d'utilisation de l'accélérateur. 1 ) Cas d'accélérateur avec faisceau a un seul type de particules, comme par exemple dans un anneau dedie au rayonnement synchrotron: comme pour la structure accélératrice principale (2), le dispositif (1) selon l'invention sera positionné n'importe où dans une section droite où la compression locale des moments est faible ou nulle,ceci afin d'éviter les resonances synchro-bétatroniques. Le rayonnement synchrotron dans les aimants de courbure (12) provoque une dispersion en énergie des particules des micropaquet s. Cette dispersion peut être réduite, surtout sur les anneaux de grandes dimensions, en ajoutant un dispositif selon l'invention derrière ces aimants (12), soit à un endroit où elle se traduit par un dispersion en temps de ces memes particules, soit en creant cette dispersion à l'aide de champs magnétiques transverses appropriés (17). 2 ) Cas d'anneau de collision simple ou double: la nouvelle structure accélératrice sera positionnée dans la section droite dans des conditions identiques au 1 ), au centre de celle-ci où se croisent les faisceaux ou en un point équivalent pour que l'effet apporte par cette nouvel le cavité ou structure accélératrice soit identique sur les deux faisceaux antagon i s-tes. Dans le cadre des accélérateurs linéaires (Figures 2 et 3), le dispositif (1) selon l'invention va être placé au plus proche du canon à électrons (16) ou être intégré à celui-ci(canon HF). flans le cas où on utilise un mode longitudinal accordable d'une cavite preexistante, on utilisera un des modes de la cavité de prégroupement (15). Dans le cas contraire, la cavité sera placée juste avant la cavité de prégroupement (15). Ainsi, dès l'origine de l'accélérateur, les CEM induits par le faisceau transforme se retrouvent essentiellement dans un domaine de fréquence s i tué au-de ! à de @ a fréquence de coupure haute de l'ensemble "cavités ou structures accélératrices principales (2) - dispositif (1) selon l'invention - chambre à vide (8)". Pour transformer le paquet en micro-paquets, on peut employer deux méthodes voisines Elles utilisent toutes deux le dispositif (1) selon l'invention mais avec une fréquence d'accord différente de celle des micro-paquets. 1 ) Alors que la cavité de prégroupement (15) est en général un sous-harmonique de la fréquence d'alimentation du groupeur (13), le dispositif tii selon l'invention va se trouver a une fréquence dépendant d'une boucle d'asservissement. Cette fréquence sera en relation avec l'effet de contraction en temps apporté par le champ accélérateur fa fréquence sous- harmonique du prégroupeur (15). Elle sera choisie d sorte qu'à ia sortie du groupeur (13) et a cause de l'effet de contraction en temps précité, les micro-paquets en sortie du groupeur (13) se trouvent espacés régulièrement avec une periode sous-multiple exacte de la période d'oscillation de la HF (11) qui alimente la structure accélératrice du groupeur (13). Pour que ceci se maintienne dans le temps, le dispositif (1) selon l'invention fait partie intégrante de l'oscillateur qui l'excite. Sa fréquence va être réglée par son système d'accord (4) commande par une boucle d d'asservissement de phases qui compare les phases (3) d'un signal de reference à la frequence d'excitation du groupeur et le signal fourni par un capteur (7) place en sortie du groupeur (13) et excite par les CEM induits par les micro-paquets du faisceau. Pour que les deux signaux soient à la meme fréquence, il faut soit multiplier celui à basse fréquence, soit diviser celui à haute fréquence. De la sorte, on retrouve bien des micro-paquets sur une fréquence harmonique exacte du signal d'excitation du groupeur. flans le cas où on utilise un mode supérieur de la cavite de preroupement (15), le système d'accord (4) de ce mode ne doit pas interagir avec celui du mode principal. 2 ) La fréquence va etre identique à celle du groupeur (13) ou sur un harmonique de cette fréquence: par l'effet de contraction en temps précite ci-dessus, les micro-paquets ont être à une fréquence harmonique de la fréquence du groupeur et la boucle qui maintient dans le temps cette disposition est similaire à celle décrite dans le 1 ) mais elle agit sur un atténuateur (14) qui règle i'amplitude du siqnal à la fréquence sous- harmonique qui excite la cavité de prégroupement (15). Pour que ces deux méthodes soient valables, l'impulsion du canon à électrons (16) doit etre d'une largeur inférieure au quart de la période de la fréquence du prégroupeur pour que la période des micro-paquets soit régulière et effectivement harmonique de la fréquence du grouper, nn peut installer également derrière le groupeur (13), un dispositif (1) selon l'invention fonctionnant à la meme fréquence que celle des micro-paquets, 11 peut servir de capteur pour fournir le signal nécessaire au fonctionnement de la partie décrite ci-dessus et également pour ameliorer les performances du faisceau.Mais cela nécessite, en supplément, des champs magnétiques statiques transverses (17) pour obtenir une dispersion dans le temps des particules n'ayant pas les memes énergies, afin de réduire la dispersion en energie dans caque micro-paquet. Le dispositif (I) selon l'invention améliore ainsi la dispersion en enerqie du faisceau fourni par le groupeur. Le dispositif selon l'invention associe aux champs magnétiques statiques transverses peut être installé derriére chaque section accélératrice (2). Une cette façon, il réduit la dispersion en énergie du faisceau de aux chocs des particules sur le gaz residuel dans le vide de l'accélérateur, et permet d'obtenir un faisceau de bien meilleure qualité. Il est à noter, selon le théorème de LIOUVILLE concernant la conservation des moments, que si la dispersion en energie est réduite, la dimension longitudinale des micro-paquets est augmentée Nais cela n'entraîne pas l'augmentation de la longueur du groupe de micro-paquets qui reste équivalente à celle du paquet avant sa transformation. Pour l'ensemble des accélérateurs circulaires et linéaires, dans le cas où une section droite est dédiée à la réalisation d'un laser à électrons libres (9 et 10), pour que le laser à électrons libres devienne monochromatique/ les micro-paquets doivent etre dans un certain rapport de longueur avec la longueur d'onde du laser. Par exemple si on réclame une stabilité de 10-3 sur la longueur d'onde et si celle-ci est de un microns la distance entre deux micro-paquets doit être de l'ordre du millimetrel c'est à dire une fréquence équivalente a 300 GHz. Pour y accéder, on est alors obligé de proceder par cascades: en partant des CEM créés par les micro-paquets et à I'aide d'un dispositif selon l'invention travaillant sur un harmonique de la fréquence des micro-paquets,on obtient des "micro micro-paquets" et on accéde ainsi au domaine de freqences bien plus relevé défini ci-dessus. Dans ce cas, pour conserver l'ouverture de chambre à vide correspondant au passage du faisceau, la nouvel le structure accélératrice peut s'apparenter à une cavité optique (10). Elle pourra éventuellement etre remplacée par la cavité optique du laser (9 et 10), moyennant des modifications au niveau de l'entrée et de la sortie du faisceau. Cette procédure peut également etre utilisée, en y ajoutant une structure décélératrice, pour obtenir un générateur en impulsions de forte puissance en ondes mil I imétriques. Hussi bien sur ies accélérateurs circulaires que linéaires, Ja nouvel le structure accélératrice selon 1 ' invention pourra être excitee soit: - par un oscillateur harmonique (5) ou non de la fréquence des structures accélératr i ces pr i nc i pa les- (2) - par le faisceau lui-même a) directement b) par l'intermédiaire d'un capteur (7) c) en ajoutant (6) le signal d'un capteur (7) et celui fourni par un osci 1 lateur harmonique (5): ce dernier permet d'amorcer l'auto- transformation du paquet.Dès qu'elle s'effectue, le signal du capteur devient alors prépondérant. Si ceci ne peut être réalisé, l'emploi d'un amplificateur devient alors indispensable dans tous les cas. L'amplificateur (18) réduit fortement l'interaction directe du faisceau avec la cavité ou structure accélératrice, mais permet par ailleurs de relaxer la valeur de son impédance Remarque: sur accélérateur circulaire, en plaçant le capteur (7) radialement au faisceau, à un endroit où les béta x et gamma x sont les plus grands de sorte à renforcer les raies synchrotron stabilisatrices des multi-modes d'oscillatlons synchrotron, on améliore la stabilité du faisceau. Le procédé selon l'invention procure une densité longitudinale et transverse superieures aussi bien sur les accélérateurs circulaires que lineaires. R titre d'exemples, et sans que cela soit limitatif, on peut citer quelques- unes des améliorations apportées: Sur les accélérateurs ciculaires a un seul type de part icules,comme par exemple les anneaux dédiés au rayonnement synchrotron, on obtient une brillance plus grande. Le bruit dû au rayonnement synchrotron dans les parties courbes est plus rapidement amorti et ce sur chacun des micro- paquets. Cet effet peut encore etre ampli fié, surtout sur les grands anneaux en plaçant un dispositif (1) selon l'invention derriere chaque aimant de courbure (12). Ce qui se traduit par une dispersion en énergie plus faible et des dimensions transverses plus petites, donc également une brillance encore améliorée. flans les anneaux de col lisions, les faisceaux etant de dimensions transverse plus faibles, la luminosite est plus grande. Pour les anneaux en e+e-, l'effet décrit dans l'anneau dédié u rayonnement synchrotron concourt à l'augmentation de la luminosité. Pour les anneaux de collisions, quelque soit la nature des particules, l'effet "faisceau-faisceau" est considérablement réduit, les particules concernées par cet effet n'étant plus prises en charge par les CEM transverses. On constate donc une augmentation des orants en collision, donc de la luminosité, et ce, quelque soit le nombre de paquets. Ce qui, suivant le type de particules, est caractérisé par un glissement de nombres d'ondes nettement supérieur aux valeurs habituellement constatées et admises. Dans ie cas des lasers à électrons libres (9 et 10), la densite lineilque des micro-paquets augmentant par rapport à la situation antérieure, ie gain par passage est plus grand, les paquets etant plus stables transversalement et longitudinalement, le temps de montée de l'oscillation laser devient plus court et la puissance du laser plus grande. De plus, du fait que I 'on peut accéder à une longueur d'onde laser plus stable c'est à dire monochromatique, cela deurait également se traduire par une augmentation de la puissance laser. Pour un laser à électrons libres sur accélérateur linéaire, en jouant sur la phase relative du groupe de micro-paquets par rapport à la reste d signal HF des structures accélératrices principales de l'accélérateur, on peut donner une énergie variable aux différents micro-paquets de sorte à compenser la perte d'énergie dans l'interaction du faisceau avec l'onde lumineuse du laser et par là meme ameliorer ealement la puissance et la monochromaticité de l'onde lumineuse emise. 11 est possible, en employant la même méthode que celle décrite précédemment et en ajoutant une structure décélératrice, de réaliser un générateur HF en impulsions qui extrait du faisceau de particules une torte puissance d'ondes millimetriqwes. Sur les accélérateurs linéaires et plus particulièrement de collision faisceau-faisceau, l'effet apporte par le procédé selon l'invention est cumulatif à la fois sur les accélérateurs lineaires et sur les anneaux d'amortissement, ce qui se traduit donc par des faisceaux plus stables transversalement et longitudinalement, une dispersion en energie plus faible, des dimensions transverses plus petites. Les effets d'éclatement du faisceau disparaissent. fie plus, en agissant sur la phase relative du groupe de micro-paquets par rapport à la crête d signa3 HF de la structure accélératrice principale de l'accélérateur, il est possible de maintenir entre les différents micro-paquets une energie constante, et ainsi concourir à une meilleure définition en energie du faisceau. Ce qui se traduit également, pour ce type de machine, par une augmentation de la luminosité. REVENDICATIONS 1) Procédé d'amélioration des faisceaux d'accélérateurs de particules chargees groupees en paquets qui entraîne la transformation des paquets en micro-paquets à l'aide d'un dispositif utilisant une cavité ou structure accélératrice (1), accordable (4), placée autour du faisceau, caractérisé par - Un champ accelérateur approprie. @n sera conduit à utiliser comme dispositif, selon l'énergie des particules, soit une seule cavité, soit un ensemble de cavités à fréquence identique, groupées sous forme de structure. - ne excitation directe venant des champs électromagnétiques induits par le (ou les) paquet(s) de particules, qui par un phénomène auto-consistant, se transforme en un groupe de micropaquets, ei etant valable pour chaque paquet. Pour obtenir l'autotransformation du paquet en micro- paquets, au seuil de la première instabilité qu'aurait le faisceau en l'absence du dispositif, il faut que le niveau du champ accélérateur vu par les particules du paquet soit suffisant, compte tenu des caractéristiques de l'accélérateur et d temps entre deux paquets. Pour cela, 11 est nécessaire à la fois que l'impédance longitudinale du dipositif et que son coefficient de surtension Q soient conséquents. - Une fréquence d'accord choisie de telle sorte qu'elle soit à la fois proche d'un harmonique de la fréquence des paquets en l'absence du dispositif et de la fréquence de coupure haute de l'ensemble "cavites accélératrices principales (2) - dispositif selon l'invention (1) - chambre à vide (8)", ce qui correspond approximativement à l'inverse du temps de l@ demi-hauteur de la densité longitudinale qu'aurait le paquet au seuil de la première instabilité en l'absence du dispositif. Pour ne pas modifier la fréquence de coupure haute, le dispositif selon l'invention doit aussi avoir une ouverture pour le passage du faisceau, identique à celle sans le dispositif. - La boucle d'asservissement qui agit sur l'accord (4) du dispositif est de type classique. Elle compare (3) la phase du signal venant du dispositif (1) à celle du signal (11) d'excitation des cavites QU structures accélératrices principales (2), soit par un multiple (5) entier du signal à fréquence basse, soit par sous-multiple entier du signal à fréquence élevée, 2) dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on remplace la cavité ou structure accélératrice accordable par un made supérieur accordable des cavités ou structures accélératrices principales (2).Dans ce cas, les systèmes d'accord (4) du mode supérieur et du mode fondamental doivent etre suffisamment découplés pour que le fonctionnement des boucles d'asservissement d'accord ne soit pas perturbé. 3) Dispositif selon les revendications 1 > 2, caractérise en ce q' ' utilise sur accélérateur circulaire, la fréquence d'accord est à la fois proche d'un harmonique de celle de rotation des particules, de celle correspondant au nombre de paquets que I 'on aurait en l'absence du. dispositif et de la fréquence d'accord des cavités ou structures accélératrices principales (2). L'accord en fréquence est décalé d'une valeur correspondant à la fréquence d'oscillation longitudinale dite "synchrotron" du faisceau transformé, Le décalage est positif pour les faisceaux en-dessous de l'énergie de transition d l'accélérateur et négatif pour les faisceaux au-dessus de l'énergie de transition. eci permet d'obtenir la stabilité longitudinale de chaque groupe de micro-paquets. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce qu'il est excite par ie faisceau et par l'intermédiaire d'un amplificateur (18), de sorte que l'énergie fournie au dispositif selon l'invention provienne essentiellement de l'amplificateur, ce qui permet que l'impédance et le coefficient de surtension Q soient pls faibles. L'amplificateur (18) est lui même excité par l'intermédiaire d'un capteur (7) placé autour du faisceau et captant les champs électromagnétiques induits par les mi cro-paquets. 5) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, caractérisé en ce que le capteur (7) est situé sur l'accélérateur circulaire, radialement au faisceau, à un endroit où les bta @ et qamma x sont les plus grands, de manière à renforcer les raies synchrotron stabilisatrices des multi-modes d'oscillation synchrotron des groupes de micro-paquets et des micro-paquets. 6) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, caractérisé en ce qu'un sommateur (6) ajoute un signal à la fréquence des micro-paquets à celui délivré par le capteur (7), ce. qui facilite l'auto-transformation du paquet en micro-paquets. 7) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 ,6 , caractérisé en ce qu'il i @ est placé derrière chaque aimant de courbure (12) de sorte à réduire la dispersion en énergie des particul ss es due au rayonnement synchrotron dans l'aimant. 8) Dispositif selon les revendications 1, -2, caractérisé en ce qu'utilisé sur accélérateur linaire, ii est place au plus proche du canon à électrons ( 6), devant le groupeur (13) et devant la cavité de prégroupement (15), ou dans celle-ci dans le cas où l'on utilise un de ses modes superieurs, en ce qu'il est excité par un signal fourni par le générateur (11) qui alimente le groupeur, - en ce que sa fréquence d'accord est différente de celle des micro-paquets, Par un effet de contraction en temps dû au pregroupeur (15), la fréquence des micro-paquets en sortie du groupeur (13) va etre sur une fréquence harmonique de celle du groupeur. Pour maintenir ce résultat, une boucle d'asservissement de phases agit (14) sur la tension du signal qui alimente la cavité de prégroupement (15). 9) Dispositif selon la revendication s caractérisé en ce qu'il est intégré au canon à électrons appelé canon HF. 10) Di Dispositif selon les revendications 8,9, caractérisé en ce qu'il est excité par un signal harmonique de ia fréquence du générateur (11) par l'intermédiaire d'un multiplieur (5). 11) Di Dispositif selon les revendications 8,9, caracterise en ce que le e le dispositif fait parti intégrante de l'oscillateur qui l'excite, et en ce que la boucle d'asservissement de phases agit sur son système d'accord (4). 12) Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce qu'utilise sur accélérateur linéaire, il peut etre installe derrière chaque section accélératrice (2) y compris derrière le groupeur (13), qu'il peut etre employé comme capteur. 13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est précédé par un systeme de champs magnétiques statiques transverses (17) appropriés qui provoque une dispersion en temps des particules n'ayant pas les mêmes énergies. La dispersion en energie va entre corrigée par le champ accélérateur induit dans le dispositif par ies micro-paquets. 14) Dispositif selon les revendications 12, 13, caractérisé en ce qu'il est excite par le faisceau et par l'intermédiaire d'un amplificateur (18), de sorte que l'énergie fournie au dispositif selon l'invention provienne essentiellement de l'amplificateur, ce qui permet que l'impédance longitudinale et le coefficient de surtension Q soient plus faibles. L'amplificateur (18) est lui-même excité par l'intermédiaire d'un capteur (7) qui capte les champs électromagnétiques induits par les micro-paquets. 15) Dispositif selon les revendications 12, 13, 14, caractérisé en ce qu'un sommateur (6) ajoute un signal à la fréquence des micro-paquets à celui délivré par le capteur (7). 16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il fonctionne sur accélérateur circulaire et linéqire, qu'il est sur une fréquence d'accord harmonique de la frequence des micro-paquets, formant ainsi un système en cascades, qu'il peut ressembler à une cavité optique. On accède ainsi à des fréquences élevées permettant un fonctionnement stable et monochromat ique du laser à électrons libres. La cavité optique (10) du laser à électrons libres peut tenir lieu de dispositif. 17) Dispositif selon la revendication 16, caractérise en ce que couplé à une structure décélératrice, il permet d'obtenir, à partir du faisceau de particules, un générateur de signaux hautes fréquences en impulsions de forte puissance d'ondes millimétriques.