T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 A-PHOENIX, une nouvelle source d’ions pour Spiral 2 T.

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1 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 A-PHOENIX, une nouvelle source d’ions pour Spiral 2 T. Thuillier, T.Lamy Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie UJF-IN2P3-CNRS, 53 Av. des Martyrs, 38026 GRENOBLE CEDEX, France o programme de R&D Spiral 2 Q/A=1/3 : de PHOENIX vers A-PHOENIX o Activités Charge Breeding o (Principe des sources d’ions lourds ECR)

2 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 L’injecteur de Spiral 2 1 mA Q/A=1/3 A≤40, V=60 kV RFQ LINAC (moitié) : 40 MeV D+ 14.5 MeV/A ions lourds 0.15-5 mAe D+ V=40 kV

3 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 Stratégie LPSC-SSI pour Spiral 2 1. Amélioration de tenue en tension de PHOENIX de 40 à 60 kV 2. Etude préliminaire de production d’1 mA O 6+ à 60 kV avec PHOENIX, mesure d’émittances 3. Construction de A-PHOENIX pour produire 1 mA d’Ar 12+ ( en cours) Cahier des charges de la source d’ions lourds: o V=60 kV o 1 mA d’ions lourds Q/A=1/3 o A≤40 (Argon)

4 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 1. Banc Fort Courant gyrotron 1O kW@28 GHz Lentille Glaser Aimant 90° (gap 10 cm) Coupes de Faraday H+V Emittance Scanners PHOENIX Plate forme 60 kV Nouveau labo LPSC Ligne de faisceau 100 mm Ø Klystron 2 kW@18 GHz (sous-sol)

5 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 o limite Spiral 2 :  *<0,4 .mm.mrad (1 σ RMS normalisée) ε*(0 6+ )~ 0,2 π.mm.mrad nominale Emittances de référence pour les calculs de dynamique faisceau 2. Production d’ 1 mAe O 6+ @ 60 kV pour Spiral 2 avec PHOENIX

6 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 3. La source d’ions (ECR) A-PHOENIX Cryostat bobines HTS Lentille Glaser Hexapole Grand Ø Hexapole Petit Ø Pompage, UHF, Gaz, Polarisation… Bobine Cuivre réglage fin Longueur Miroir B 380 mm Ø chambre 65 mm B axial 3T Brad> 2 T UHF (ECR) 18-28 GHz Extr. Voltage 60 KV

7 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 3. Les 2 bobines HTS de A-PHOENIX o 3 Tesla sur l’axe (J~100 A/mm 2 ) o Pas d’hélium! Refroidissement sous vide par conduction thermique (20 K) (CryoMech AL-330 Cryocooler ) o tests de Réception hiver 2005/2006 Bobine HTS en cours de super isolation Lien thermique = tresse de masse Miroir magnétique axial

8 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 3. l’hexapole de A-PHOENIX (Br> 2T) B rad dans la chambre À plasma 6 mm-2.05 T 5 mm-2.1 T 3 mm-2.3 T Fer o Grand hexapole (36<R<200 mm) 3 types d’aimants permanents B r =1.6Tesla dans la chambre à plasma o Petites plaques en Fe soudées dans la chambre à plasma => B r > 2 Tesla dans la chambre à plasma Fer 1 ère mondiale

9 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 3. Minimum |B| d’A-PHOENIX Longueur du miroir magnétique z ~ 380 mm Ø 65 mm Brad> 2T Bz<1 T Brad~1 T Bz>2T Minimisation des aberration hexapolaires De l’émittance Brad~1 T Bz~3T 1 T (B ecr ) Dernière surface fermée |B| ~ 1.9 T => Fonctionnement optimal à f ecr = 28 GHz

10 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 FIN CAO 12/2005 Bobines HTS prêtes 03/06 Planning A-PHOENIX Tests 2007 18-28 GHz Argon 12+ Oxygène 6+ 60 kV Fin Construction A-PHOENIX 12/2006 Hexapole construit 06/06

11 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 Spiral 2 – EURONS JRA3 Banc expérimental charge breeding au LPSC Double lentille Einzel Cage Faraday 1+ Pulsation verticale Spectromètre n+ Emittancemetres H-V PHOENIX Charge booster ECR Cage Faraday n+ Double lentille cylindrique Source 1+

12 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 EURONS Task 3: Mesures systématiques des emittances n+ du Booster Effet de l’augmentation de la fréquence (de 14 à 28 GHz) Task 4 :Mesures systématiques des ‘charge breeding times ‘’ Influence du volume de plasma Task 5: Purification des faisceaux radioactifs UHV ECRIS mesures en faisceaux radioactifs SPIRAL2 Nucléarisation du booster, impacts sur la conception Mesures de l’efficacité dans la situation réelle du faisceau SPIRAL2 (« vraie » source 1+) Charge breeding : programme expérimental au LPSC

13 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 Principe d’une source d’ions ECR (1) UHF Gaz, atomes… intensité du champ magnétique axial z Plasma ECR o Confinement axial par effet Miroir magnétique Accumulation des électrons o Résonance cyclotronique électronique (ECR): quand ω cyclotron = eB/m e = ω UHF o Les électrons gagnent de l’énergie (en moyenne) en passant dans la zone où ω UHF = ω cyclotron o Ionisation des atomes Zone ECR vide Cavité multimode Bz kT e ~1 keV kT i ~1 eV bobines Becr

14 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 Principe d’une source d’ions ECR (2) rayon Br Intensité du champ Magnétique radial o Stabilisation du plasma par confinement radial champ magnétique hexapolaire Zone ECR o Miroir Axial + Miroir Radial = Structure à « Minimum |B| » o Production d’ions multichargés (n+) : Iso |B|

15 T.Thuillier, Journées accélérateurs, Roscoff, 9-12 Octobre 2005 ECRIS02, Jyväskylä, 12-14/06/02 UHF 2.45-28 GHz 0.1-6 kW Gaz, métaux… Principe d’une source d’ions lourds ECR (3) Plasma Haute tension o accélération du bord du plasma I tot ~ 1-5 mA o faisceau d’ions multi espèces (multi Z, multi A) => analyse en ligne et séparation des Q/A