Stage : validation et optimisation du logiciel de compensation soleil6d du synchrotron soleil

Stage : Validation et optimisation du logiciel de compensation SOLEIL6D du synchrotron SOLEIL, Essonne

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.

Le synchrotron SOLEIL se prépare à une mise à niveau majeure qui aboutira à la mise en service d’une nouvelle machine plus puissante d’ici 2030. Dans le cadre de cet upgrade, les différents composants de la machine (dipôles, quadrupôles, sextupôles, etc.) devront être alignés en respectant les tolérances imposées par les physiciens. Pour ce faire, l’utilisation d’un logiciel de compensation est indispensable. En effet, pour déterminer la position des composants et pouvoir ensuite les aligner, plusieurs types de mesures seront réalisées au laser tracker. Un logiciel de compensation est nécessaire afin d’obtenir les coordonnées les plus probables des composants de la machine, et ainsi effectuer l’alignement le plus exacte possible.

De nombreux logiciels de compensation sont actuellement disponibles sur le marché. Généralement, chaque logiciel a ses propres spécificités et propose différentes options de calcul en fonction de ce qui est recherché par l’utilisateur. Au synchrotron SOLEIL, le logiciel actuellement utilisé pour la compensation est Spatial Analyser. L’avantage de ce logiciel est qu’il est parfaitement adapté à l’utilisation d’un laser tracker, et qu’il permet un calcul complètement libre (sans aucune contrainte sur les mesures), calcul privilégié à Soleil. Cependant, Spatial Analyser n’est pas optimal car il ne propose pas certains indicateurs efficaces pour mieux interpréter les résultats. Nous devons également avoir la possibilité d’ajouter nos propres indicateurs liés à la machine afin de mieux aligner les composants, ce qui est impossible avec Spatial Analyzer. De plus, la comparaison et le suivi des indicateurs au cours des différents relevés de la machine n’est pas possible, ce qui reste problématique.

C’est pour l’ensemble de ces raisons, mais aussi pour ne pas être dépendant d’un logiciel en particulier et avoir une solution évolutive que SOLEIL a commencé le développement de son propre outil de compensation. Baptisé SOLEIL6D, cet outil développé sous Matlab devra à terme remplacer Spatial Analyser pour la compensation des surveys. Il est également utilisé pour effectuer des simulations.

Le stage proposé ici a pour objectif principal la validation de SOLEIL6D en vue de son utilisation. En effet, bien que SOLEIL6D soit en grande partie opérationnel, la mise en place d’un protocole de validation stricte pour s’assurer de son bon fonctionnement est nécessaire. Cette validation doit à la fois passer par un travail de bibliographie afin de vérifier le modèle mathématique utilisé, ainsi que par une intercomparaison entre logiciels pour vérifier la bonne implémentation des équations. De nombreux résultats issus de plusieurs configurations différentes de réseaux devront ainsi être comparés. En plus de cette partie validation, une partie optimisation peut également être envisageable durant le stage. Cette optimisation s’effectuera sur la rapidité de calcul qui conditionne la durée des simulations effectuées mais également sur la simplification de son utilisation pour que n’importe quel opérateur puisse utiliser SOLEIL6D. Cela passe par une définition claire des données d’entrées et de sortie du logiciel, ainsi que l’ajout d’indicateurs pouvant être utiles pour le bon alignement des composants de la machine.

L’étudiant·e devra connaitre des notions liées au calcul de compensation et être familier avec les équations mathématiques associées. Un «esprit mathématique» est donc préférable pour la bonne réalisation de ce stage. Enfin, l’étudiant·e devra avoir des connaissances en programmation (pas nécessairement Matlab), et surtout avoir l’envie de programmer.

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