Projet HIVOSS

Projet HIVOSS High Voltage Solid Switch

Nom du projet : High Voltage Solid Switch

Objet : Optimisation de la qualité des mesures radiographiques à rayons X multi-temps avec des matériaux semiconducteurs

Date de début : 01/03/2021

Date de fin : 28/02/2025

Coordinateur : Laboratoire commun SAGE

Responsable scientifique au SIAME : SIGOGNE Charly

Permanents du SIAME impliqués : PECASTAING Laurent, SILVESTRE de FERRON Antoine

Type de contrat : Contrat de collaboration

Partenaire(s) : CEA CESTA , E2S UPPA

Description du projet

Le partenaire CEA développe, exploite et maintient des systèmes d’alimentation HPP pour différentes applications telles que la simulation expérimentale, à l’échelle du laboratoire, d’environnements radiatifs et non radiatifs. Dans le but d’accompagner cette activité, le CEA souhaite améliorer la qualité de leurs dispositifs radiographiques à rayons X afin d’observer l’évolution très rapide de matériaux centimétriques denses. Un enjeu majeur est de pouvoir radiographier à plusieurs reprises un objet de petite dimension en un temps très bref. Pour ce faire, les impulsions dédiées à cette radiographie doivent être les plus répétables possibles et induire un minimum de réflexions. Si la première impulsion est en règle générale facile à mettre en forme, la suivante l’est beaucoup moins, car les réflexions d’ondes dans le système électrique se mélangent à la seconde impulsion. Afin de conserver un profil d’impulsion utile, le CEA et l’UPPA, dans le cadre d’un projet E2S UPPA, ont décidé d’unir leurs forces pour mettre en place un programme de recherche autour de nouvelles topologies à l’état solide (semi-conducteurs). Le programme HIgh VOltage Solid Switch (HiVoSS), établi au sein du laboratoire commun SAGE, explore plusieurs stratégies.

La première option vise à développer une résistance dynamique capable de compenser les variations d’impédance de la cellule inductive. La solution envisagée est basée sur l’association en série et parallèle de composants semi-conducteurs. Le pilotage des différents composants permet d’ajuster la résistance équivalente du système dans des temps de l’ordre de la nanoseconde.

Le second axe de recherche a pour but de mener une préanalyse de l’utilisation des lignes dispersives hautes tensions à couches semi-conductrices. Cette étude concerne les lignes coaxiales dans lesquelles sont insérées des couches de matériaux semi-conducteurs offrant une capacité d’atténuation supérieure, pour diminuer les rebonds sans détruire le front de montée des impulsions.

Profils de tension pour différents délais Δt entre deux impulsions successives  [1].

[1] R. Delaunay, B. Cadilhon, L. Courtois, I. Mousseau, J. M. Plewa, C. M. Alvinerie, B. Cassany, C. Vermare, T. D’Almeida, and M. Ribière,

Dual-Pulse Generation from a Velvet Cathode with a New Inductive Voltage Adder for x-Ray Flash Radiography Applications,

Physical Review Accelerators and Beams 25, 060401 (2022).