Post-doctorant.e au sein du Groupe Magnétisme et Insertions

SOLEIL est le centre français de rayonnement synchrotron, situé sur le plateau de Saclay près de Paris. Il s’agit d’un instrument pluridisciplinaire et d’un laboratoire de recherche, ayant pour mission de conduire des programmes de recherche en utilisant le rayonnement synchrotron, de développer une instrumentation de pointe sur les lignes de lumière et de mettre celles-ci à la disposition de la communauté scientifique. Le synchrotron SOLEIL, outil unique à la fois en matière de recherche académique et d’applications industrielles, a ouvert en 2008. Il est utilisé annuellement par plusieurs milliers de chercheurs français et étrangers, à travers un large éventail de disciplines telles que la physique, la biologie, la chimie, l’astrophysique, l’environnement, les sciences de la terre, etc. SOLEIL s’appuie sur une source de rayonnement remarquable à la fois en termes de brillance et de stabilité. Cette Très Grande Infrastructure de Recherche (TGIR), partenaire de l’Université Paris-Saclay, est constituée en société « civile » fondée conjointement par le CNRS et le CEA.

Dans le cadre du projet SOLEIL II, le Groupe Magnétisme et Insertions (GMI) étudie, via le sous-projet SP1.8 et selon les besoins du programme BL², les types d’insertions qui permettent de répondre aux besoins exprimés par les lignes de lumière. En ce qui concerne les onduleurs plans, la tendance est de remplacer les insertions sous vide par des onduleurs cryogéniques (CPMU, pour Cryogenic Permanent Magnet Undulator) de plus courte période. Il est aussi intéressant de considérer des onduleurs de type APPLE cryogéniques, car ils conduisent à un flux plus important. Un tel onduleur est d’intérêt pour la ligne SEXTANTS. Dans ce contexte, SOLEIL participe au WP6 de LEAPS-INNOV (M. E. Couprie, coordinatrice, M. Valléau, responsable du WP6.2.2, prototype de CPMU12, M. E. Couprie, co-responsable du WP6.3.1 d’APPLE II sous vide cryogénique). Par contrat LEAPS-INNOV, SOLEIL bénéficie d’un post-doc (12 mois de contribution de l’Europe et 6 mois de contribution in-kind) autour du prototype du CPMU12. Dans le cadre de LEAPS-INNOV, GMI contribue aussi au WP6.4 sur le fil pulsé

Pour rester compétitif dans un contexte international effervescent (dans lequel plusieurs sources de rayonnement synchrotron actuellement en opération s’engagent dans des programmes majeurs d’amélioration, dits « d’upgrade »), et afin de développer des solutions scientifiques et technologiques permettant de répondre aux grands enjeux de la société (notamment dans les domaines des matériaux avancés, des sciences de la vie et de la santé, de l’environnement, ou encore de l’énergie durable), SOLEIL [www.synchrotron-soleil.fr] étudie une jouvence majeure de ses accélérateurs et ses lignes de lignes de lumière. Le projet est maintenant dans une phase d’Avant-Projet Détaillé (APD) qui sera suivie d’une phase de construction.

Ce poste se situe dans le groupe Magnétisme et Insertions, de la division Accélérateurs et Ingénierie du Synchrotron SOLEIL.

Le/La post-doctorant.e en magnétisme, exercera son activité au sein du groupe Magnétisme et Insertions composé d’une cheffe de groupe et de son adjoint, encadrant quatre ingénieurs et quatre techniciens. Le groupe est responsable des aimants des accélérateurs (linac, booster, lignes de transfert, anneau de stockage) et des insertions magnétiques (onduleurs ou wigglers). Cette activité se répartit entre des projets de construction de dispositifs magnétiques (électromagnétiques ou à aimants permanents) et la maintenance des équipements en fonctionnement sur les accélérateurs. Le groupe est très impliqué dans la préparation de SOLEIL II, avec en particulier le développement d’onduleurs créant un champ magnétique périodique permanent permettant de produire un rayonnement synchrotron très intense et collimaté. Les onduleurs sont des composants clef des sources de lumière de nouvelle génération, et dans ce cadre, SOLEIL a obtenu, conjointement avec d’autres centres de rayonnement synchrotron ou laser à électrons libres, un contrat européen LEAPS-INNOV, dont SOLEIL coordonne le WP6 sur les onduleurs innovants et dirige la tâche pour le développement d’un prototype d’onduleur cryogénique de 12 mm de période.

I.Mission

Le/la post-doctorant.e mènera à bien la construction du prototype de 1 m de longueur d’onduleur cryogénique de 12 mm de période. L’assemblage magnétique comporte une série d’aimants permanents en PrFeB alternés avec des pôles permettant de canaliser les lignes de champ. Le fait de travailler à température cryogénique permet d’atteindre un champ magnétique plus fort et une résistance à la démagnétisation accrue. Pour une même gamme spectrale à couvrir, des périodes plus courtes peuvent être sélectionnées, conduisant à une augmentation du nombre de périodes et donc du flux rayonné.  Pour ce travail, il sera dirigé par un ingénieur expert en onduleurs cryogéniques et assisté partiellement par un technicien.

II.Responsabilités et tâches

Son activité comprendra plusieurs volets :

II.1 Modélisation

Le/ la post-doctorant.e effectuera la modélisation magnétique de l’onduleur CPMU12 en utilisant le code RADIA sous Python, incluant dimensionnement et une étude de sensibilité aux défauts. Il/Elle pourra effectuer un benchmarking avec OPERA. Il/Elle modélisera aussi la production du rayonnement attendu sous SRW.

II.2 Validation du banc de test par les mesures magnétiques à température ambiante

Il/Un premier banc test de « supermodule » contenant 8 périodes d’onduleur pour valider la tenue des aimants et des pôles et leur réglage dans le support mécanique, a été assemblé, caractérisé mécaniquement et magnétiquement. Une version améliorée avec une modification de la tenue des pôles est en cours d’étude. Le/ la post-doctorant-e mènera à bien la caractérisation expérimentale de la nouvelle version banc test de super-modules avec une vérification mécanique et des mesures magnétiques à la sonde à effet Hall et à la bobine tournante. Il/Elle complètera la caractérisation par des mesures au fil tendu, qu’il/elle comparera aux mesures en bobine. Il/Elle comparera les mesures à la prédiction du modèle.

II.3 Construction et caractérisation du prototype à température ambiante

Une fois le supermodule validé, il/elle entreprendra la construction du prototype de 1 m. Il/Elle s’appuiera sur la mesure des supermodules assistée par robot, en cours de développement à SOLEIL. Il/Elle caractérisera le prototype assemblé à l’aide des mesures magnétiques et effectuera les corrections nécessaires.

II.4 Caractérisation du prototype à température cryogénique.

Une fois le supermodule validé, il/elle participera au montage de la chambre à vide et des composants du banc de mesures magnétiques assemblé. Il/elle caractérisa ensuite magnétiquement l’onduleur à température cryogénique (77 K) et mènera à bien les corrections à effectuer suite à la déformation des différentes pièces résultant du changement de température. Il/Elle calculera ensuite le rayonnement produit à partir du champ magnétique mesuré et le comparera au système modèle.

II.5 Dissémination

Le/la post-doctorant.e sera amené.e à présenter les résultats dans des réunions scientifiques. Il/Elle contribuera à la dissémination des résultats par des publications scientifiques.

III.Formation et Expérience

Ce poste s’adresse à un candidat titulaire d’un diplôme d’ingénieur ou d’un doctorat, ayant une connaissance dans les domaines du magnétisme et/ou du rayonnement électromagnétique

IV. Conditions générales

Le/La post-doctorant.e pourra être amené.e à se déplacer en conférence, aux réunions de LEAPS-INNOV ou à participer à des visites d’équipes associées.