Vous apprendrez la technologie de base des accélérateurs de particules.
Vous comprendrez les principes de base de l'accélération des particules et la manière dont elles peuvent être guidées.
Vous apprendrez les différentes façons de contrôler le faisceau.
Vous apprendrez ce qu'est le vide : pourquoi nous avons besoin de vide dans les accélérateurs ; d'où viennent les particules qui donnent naissance à la pression ; comment créer du vide
Compétences que vous acquerrez
Catégorie : Stations de pompage
Stations de pompage
Catégorie : Systèmes de mesure
Systèmes de mesure
Catégorie : Électronique
Électronique
Catégorie : Radiothérapie
Radiothérapie
Catégorie : Science des matériaux
Science des matériaux
Catégorie : Dispositifs médicaux
Dispositifs médicaux
Catégorie : Conception de l'équipement
Conception de l'équipement
Catégorie : Instruments d'ingénierie, scientifiques et techniques
Instruments d'ingénierie, scientifiques et techniques
Catégorie : Technologies durables
Technologies durables
Catégorie : Physique
Physique
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Catégorie : électromagnétisme
électromagnétisme
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Saviez-vous que les accélérateurs de particules jouent un rôle important dans de nombreuses fonctions de la société actuelle et qu'il y a plus de 30 000 accélérateurs en service dans le monde ? Quelques exemples sont les accélérateurs pour la radiothérapie, qui constituent la plus grande application des accélérateurs, avec au total plus de 11 000 accélérateurs dans le monde. Ces accélérateurs vont des accélérateurs linéaires à électrons très compacts d'une longueur d'environ 1 m seulement aux grands synchrotrons à ions carbone d'une circonférence de plus de 50 m et à un énorme portique rotatif à ions carbone d'un poids de 600 tonnes !
Il existe également un nombre croissant de sources de rayonnement synchrotron dans le monde. La lumière de ces sources est créée par des électrons qui sont accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière. Cette lumière peut révéler les structures moléculaires des matériaux et prendre des photos aux rayons X de la structure interne des objets. Les sources de rayonnement synchrotron sont très importantes pour les sciences de la vie, les sciences des matériaux et la chimie. Un autre type d'accélérateur est utilisé dans les sources de spallation, comme la Source européenne de spallation à Lund, en Suède. Les protons y sont accélérés à de très grandes énergies. Ils produisent des neutrons lorsqu'ils s'écrasent sur un disque de tungstène. Ces neutrons sont utilisés pour découvrir la structure interne des objets et la structure atomique des matériaux. Enfin, il existe de nombreux accélérateurs pour la physique fondamentale, comme le grand collisionneur de hadrons du Cern. Ce cours vous emmène à la découverte des technologies utilisées dans les accélérateurs de particules : Le système à micro-ondes qui produit les ondes électromagnétiques qui accélèrent les particules ; la technologie des aimants qui guident et concentrent le faisceau de particules ; les systèmes de surveillance qui déterminent la qualité du faisceau de particules ; enfin, les systèmes de vide qui créent un vide ultra poussé afin que les particules accélérées n'entrent pas en collision avec les molécules et les atomes. Le cours est évalué à l'aide de questionnaires, un pour chacun des quatre modules. Tout au long du cours, un certain nombre de quiz d'entraînement sont également proposés pour vous aider. Les quatre modules du cours sont les suivants : Systèmes RF, Technologie des aimants, Diagnostic des faisceaux et Techniques du vide. Au total, il y a 48 conférences, chaque conférence étant une présentation vidéo de 2 à 4 minutes. Certaines conférences sont suivies de courts textes contenant des informations complémentaires, ce qui, nous l'espérons, constituera une collection passionnante pour vous. Amusez-vous bien !
Ce module est une introduction aux systèmes RF des accélérateurs de particules. RF signifie radiofréquence et indique que les systèmes traitent les ondes électromagnétiques avec des fréquences communes aux systèmes radio. Le système RF génère des ondes électromagnétiques et les guide vers des cavités. Les cavités sont situées le long du tube du faisceau, de sorte que les particules passent à travers les cavités lorsqu'elles se déplacent le long de l'accélérateur. Lorsque les ondes pénètrent dans la cavité, elles créent une onde stationnaire à l'intérieur de la cavité. C'est le champ électrique de cette onde stationnaire qui accélère les particules. Dans ce module, nous décrivons l'amplificateur, qui génère et amplifie les ondes électromagnétiques. Nous décrivons les différents types de guides d'ondes qui transportent les ondes de l'amplificateur à la cavité. Nous décrivons également les types de cavités les plus courants. La plupart du système est décrit sans équations, mais dans les textes qui suivent les cours, vous trouverez une partie de la théorie pour le système RF.
Inclus
14 vidéos10 lectures15 devoirs
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14 vidéos•Total 36 minutes
Introduction générale•2 minutes
Schéma du système RF•2 minutes
Cavités de la boîte à pilules•5 minutes
L'énergie•3 minutes
Guides d'ondes coaxiaux•3 minutes
Guides d'ondes rectangulaires•2 minutes
Simulations informatiques•2 minutes
Le circulateur•2 minutes
Introduction aux amplificateurs RF•2 minutes
Le klystron•4 minutes
Propriétés générales•3 minutes
Linac à tube de dérive (DTL)•2 minutes
Cavité elliptique•1 minute
Cavité à ondes progressives•2 minutes
10 lectures•Total 100 minutes
Introduction•10 minutes
Concepts de base 1•10 minutes
Une description mathématique de la cavité de la casemate•10 minutes
Une description mathématique de l'énergie dans les cavités•10 minutes
Description mathématique du guide d'ondes coaxial•10 minutes
Description mathématique des guides d'ondes rectangulaires•10 minutes
En savoir plus sur le circulateur•10 minutes
Gain des amplificateurs•10 minutes
Tube de dérive Linac : exemple•10 minutes
Cavité elliptique : exemple•10 minutes
15 devoirs•Total 410 minutes
Introduction au quiz•30 minutes
Schéma du système RF•5 minutes
Cavités de la boîte à pilules•30 minutes
L'énergie•5 minutes
Guides d'ondes coaxiaux•30 minutes
Guides d'ondes rectangulaires•30 minutes
Simulations informatiques•30 minutes
Circulateur•30 minutes
Introduction aux amplificateurs•30 minutes
Le klystron•30 minutes
Propriétés générales•30 minutes
Tube de dérive linac•30 minutes
Cavités elliptiques•30 minutes
Cavité à ondes progressives•30 minutes
Systèmes RF : Essai gradué•40 minutes
Technologie des aimants pour les accélérateurs
Module 2•3 heures à terminer
Détails du module
Ce module traite des types d'aimants utilisés dans les accélérateurs de particules. Il présente les aimants dipolaires, les aimants quadripolaires, les aimants sextupolaires et les aimants octupolaires, et décrit où ils sont nécessaires et comment ils sont conçus. Dans les types d'aimants les plus courants, le champ magnétique est produit par des courants circulant dans des fils conducteurs normaux. Lorsque de grands champs magnétiques sont nécessaires, on utilise des aimants supraconducteurs et le module décrit comment ils sont conçus. Il existe également des cas où des champs magnétiques très faibles sont nécessaires et l'on peut alors utiliser des aimants permanents. Il s'agit d'une alternative écologique car ils ne consomment pas d'énergie. Les aimants permanents sont également abordés dans ce module.
Inclus
4 vidéos1 lecture5 devoirs
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4 vidéos•Total 27 minutes
Concepts de base des aimants en fer, types d'aimants et conception•9 minutes
Aimants à rampe rapide•5 minutes
Aimants supraconducteurs•7 minutes
Aimants d'accélérateurs permanents et dispositifs d'insertion•7 minutes
1 lecture•Total 10 minutes
Circuits magnétiques•10 minutes
5 devoirs•Total 150 minutes
Concepts de base•30 minutes
Aimants à rampe rapide•30 minutes
Aimants supraconducteurs•30 minutes
Aimants permanents et dispositifs d'insertion•30 minutes
Technologie des aimants : Essai gradué•30 minutes
Diagnostic des faisceaux
Module 3•11 heures à terminer
Détails du module
Dans ce module, nous décrivons comment nous pouvons mesurer et contrôler les différents paramètres du faisceau dans un accélérateur de particules. Nous présentons quelques exemples d'instruments courants pour chaque paramètre spécifique, en commençant par l'intensité et la position du faisceau, puis la distribution transversale et l'émittance du faisceau. Nous présentons également des moyens de contrôler la distribution longitudinale et la distribution d'énergie. La dernière section décrit comment nous pouvons déterminer la quantité de particules que le faisceau perd lorsqu'il traverse l'accélérateur.
Inclus
19 vidéos3 lectures20 devoirs
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19 vidéos•Total 45 minutes
Motivation pour le diagnostic des faisceaux•2 minutes
Concepts importants pour le diagnostic des faisceaux•4 minutes
Description du faisceau•2 minutes
Coupe Faraday•3 minutes
Contrôleur de courant mural•3 minutes
Transformateur de courant de faisceau•1 minute
Bouton de prise en charge•2 minutes
Cavité BPM•1 minute
OTR et écrans scintillants•5 minutes
Scanner à fil et grille SEM•3 minutes
Moniteur de rayonnement synchrotron•2 minutes
Introduction au profil longitudinal•1 minute
Cavité à déflexion transversale•2 minutes
Caméra Streak•2 minutes
Surveillance de l'énergie (profil) : Spectromètre et ToF•2 minutes
Énergie le long d'une grappe unique•2 minutes
Introduction à la perte de faisceau et à la protection des machines.•3 minutes
Chambre d'ionisation•3 minutes
Compteur de scintillation•1 minute
3 lectures•Total 50 minutes
Introduction à la conférence sur les mesures de courant et de position•10 minutes
Introduction à l'exposé sur les mesures du profil transversal du faisceau•10 minutes
Mesurer l'émittance du faisceau et les paramètres de Twiss :•30 minutes
20 devoirs•Total 553 minutes
Motivation pour le diagnostic des faisceaux•30 minutes
Concepts importants pour le diagnostic des faisceaux•12 minutes
Description du faisceau•30 minutes
Coupe Faraday•30 minutes
Contrôleur de courant mural•30 minutes
Transformateur de courant à faisceau•30 minutes
Prise de bouton•6 minutes
Cavité BPM•30 minutes
Écrans OTR et à scintillation•30 minutes
Scanner à fil et grille SEM•30 minutes
Mesure du rayonnement synchrotron•30 minutes
Mesures d'émittance•5 minutes
Cavité à déflexion transversale•30 minutes
Caméra Streak•30 minutes
Surveillance de l'énergie : Spectromètre et ToF•30 minutes
Énergie le long d'une grappe unique•30 minutes
Introduction à la perte de faisceau et à la protection des machines•30 minutes
Chambre d'ionisation•30 minutes
Compteur de scintillation•30 minutes
Diagnostic des faisceaux : Essai gradué•50 minutes
Les bases des techniques du vide
Module 4•3 heures à terminer
Détails du module
Ce module présente les concepts de base de la physique du vide et des techniques utilisées dans les accélérateurs. Les régions du vide et le comportement du gaz résiduel dans ces régions sont décrits. Des phénomènes importants, tels que la distribution des vitesses, la distance moyenne de collision et la formation de molécules sont expliqués par la théorie de Maxwell-Boltzmann. Ces phénomènes sont utilisés pour déterminer les critères de vide pour les systèmes d'accélérateurs. Les concepts de base des pompes à vide seront décrits, et différents types d'équipements à vide seront présentés. L'objectif est que les étudiants comprennent le comportement des gaz résiduels dans les systèmes à vide. Ils devraient être capables de déterminer les critères de vide pour un système donné. Ils devraient également être en mesure de choisir l'équipement approprié pour la production et la mesure du vide
Inclus
11 vidéos1 lecture11 devoirs
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11 vidéos•Total 26 minutes
Motivation•2 minutes
Introduction à la pression/dépression•2 minutes
Trois états du gaz résiduel•1 minute
Définition des régions sous vide•2 minutes
Composition du gaz résiduel•1 minute
Introduction aux pompes•1 minute
Pompes volumétriques à gaz•3 minutes
Pompes à vide cinétiques•2 minutes
Pompes à gaz•4 minutes
Jauges à vide•4 minutes
Composants du vide•3 minutes
1 lecture•Total 10 minutes
Brève introduction à la théorie de Maxwell-Boltzmann pour les gaz idéaux•10 minutes
11 devoirs•Total 144 minutes
Motivation•30 minutes
Introduction à la pression/dépression•2 minutes
Trois états des gaz résiduels•30 minutes
Définition des régions sous vide•30 minutes
Composition des gaz résiduels•5 minutes
Pompes volumétriques à gaz•5 minutes
Pompes à vide cinétiques•2 minutes
Pompe à gaz•2 minutes
Jauges à vide•6 minutes
Composants du vide•2 minutes
Technologie du vide : Essai gradué•30 minutes
Vous avez maintenant finalisé le cours avec succès !
Module 5•10 minutes à terminer
Détails du module
Inclus
1 lecture
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1 lecture•Total 10 minutes
Bravo ! Vous avez terminé le cours avec succès !•10 minutes
Instructeurs
Évaluations de l’enseignant
Évaluations de l’enseignant
Nous avons demandé à tous les étudiants de fournir des commentaires sur nos enseignants au sujet de la qualité de leur pédagogie.
L'université de Lund a été fondée en 1666 et figure depuis plusieurs années parmi les 100 meilleures universités du monde. L'université compte 47 700 étudiants et 7 500 membres du personnel basés à Lund, en Suède. L'université de Lund allie la tradition à un profil moderne, dynamique et hautement international. Avec huit facultés différentes et de nombreux centres de recherche et instituts spécialisés, Lund est l'université de recherche la plus puissante de Suède et l'un des plus grands établissements d'enseignement et de recherche de Scandinavie. L'université attire chaque année un grand nombre d'étudiants étrangers et propose un large éventail de cours et de programmes enseignés en anglais.
En outre, l'Institut international d'économie industrielle et environnementale (IIIEE) fait partie de l'université et s'efforce de faire progresser les stratégies pour des solutions durables grâce à une recherche interdisciplinaire de pointe, un enseignement innovant de haute qualité, une communication efficace et des partenariats solides.
OK
Pour quelles raisons les étudiants sur Coursera nous choisissent-ils pour leur carrière ?
Felipe M.
Étudiant(e) depuis 2018
’Pouvoir suivre des cours à mon rythme à été une expérience extraordinaire. Je peux apprendre chaque fois que mon emploi du temps me le permet et en fonction de mon humeur.’
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’J'ai directement appliqué les concepts et les compétences que j'ai appris de mes cours à un nouveau projet passionnant au travail.’
Larry W.
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’Lorsque j'ai besoin de cours sur des sujets que mon université ne propose pas, Coursera est l'un des meilleurs endroits où se rendre.’
Chaitanya A.
’Apprendre, ce n'est pas seulement s'améliorer dans son travail : c'est bien plus que cela. Coursera me permet d'apprendre sans limites.’
Avis des étudiants
4.7
107 avis
5 stars
71,02 %
4 stars
27,10 %
3 stars
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2 stars
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Affichage de 3 sur 107
R
RM
5·
Révisé le 28 oct. 2019
Description of complex devices in particle accelerator field are explained in very lucid way.
F
FN
5·
Révisé le 19 févr. 2020
I only have basic accelerator background and the course have helped me improve my understanding of accelerator technology
R
RM
4·
Révisé le 10 févr. 2020
Some of the English could be clearer, but the information and delivery is generally great!
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