La source d’ions laser pour la production de faisceaux radioactifs riches en neutrons Faouzi Hosni Journées Accélérateurs SFP, 5-7 Octobre 2003 Institut.

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1 La source d’ions laser pour la production de faisceaux radioactifs riches en neutrons Faouzi Hosni Journées Accélérateurs SFP, 5-7 Octobre 2003 Institut de Physique Nucléaire d’Orsay 1 PARRNe Pour la collaboration

2 La source d’ions laser pour la production de faisceaux radioactifs riches en neutrons - Contexte des travaux : PARRNe 2 - Sources d ’ ions utilis é es à l ’ IPNO - Source laser

3 Électrons 50 MeV, 10 µA Tandem- Orsay Deutons 26 Mev, 1µA Projet ALTO Cible/source PARRNe Convertisseur C, W Sans convertisseur Cible 238 UCx à 2000°C produits de fission n, γ d, e - source d’ions Aimant Séparateur d’isotopes 3 Acc é l é rateur d, e - Cible/source d ’ ions

4 Sources d’ions disponibles à l’IPN d’ORSAY Avantage - Source universelle, bien adaptée pour les éléments peu volatils (ex. : Cu, Zn, Sn,etc.) - Une grande variété d’éléments produits. - Elle peut atteindre 30 % pour les éléments gazeux. - Très compacte afin d’être montée prés de la cible. Source à plasma MK5 -Stable -10 2 -–-–-10 -3-3 -10 3 -–-–-5 10 -3-3 3 -–-–-10 -4-4 -4-4 -–-–-5 10 -4-4 -4-4 -–-10 -5-5 -5-5 --- 5 10 5 -5 10 5 ---10 6 -10 -6-6 -–-–-5 10 -6-6 -Production atomes/µC -5 10 6 ---510 7 Production à PARRNe 2001 4

5 Avantage - Bonne sélectivité pour les Ei 6 eV. - Meilleure efficacité d’ionisation pour les alcalins. Source à ionisation de surface Collaboration Sources d’ions disponibles à l’IPN d’ORSAY 5 Cible UCx

6 Source laser Avantages d’une source laser –Bonne sélectivité chimique due à l’ionisation résonante (caractère quantique des niveaux accessible). –Efficacité d’ionisation dépendant de la fréquence de répétition du laser. Peut atteindre 20 %. –Gamme d’éléments ionisables très large. Bien adaptée aux atomes métalliques. Elément disponible à ISOLDE Schéma d’ionisation testé Schéma d’ionisation non testé 6

7 Source d’ions laser Expérience de R & D sur un séparateur d’isotopes hors ligne afin de déterminer les conditions optimales de production d’un tel faisceau d’ions et mesurer l’efficacité d’ionisation du laser. Cage de Faraday Galette µ-canaux Four de Sn Four de Cs Support de centrage + - Tube d’ionisation Corps de sources d’ions Système laser 7

8 Optimisation du fonctionnement de la source d’ions Puissance optimale de chauffage de l’ioniseur Pour une pression de 10 -6 à 10 -5 mbar, la température du four de Sn est entre 740 et 840 °C. Puissance optimale de chauffage de l’ioniseur Phénomène de saturation obtenu à partir de 260 W. Courbe d’étalonnage de tube d’ionisation et du four de Sn 8

9 Spectre de Sn obtenu 116 112 114 117 118 119 120 122 124 115 10

10 Flux d’atomes de Sn en fonction de la puissance de l’ioniseur Nombre total d’atomes de Sn confinés dans le tube d’ionisation Mesure de l’efficacité d’ionisation de Sn Efficacité d’ionisation expérimentale N i : nombre d’ions détectés sur les galettes µ-canaux N t : flux d’atomes de Sn confinés dans le tube d’ionisation Mesure de flux de Sn Four de Sn Quartz K = 3L 1 /8R1, facteur géométrique de collimation du faisceau 9

11 Efficacité d’ionisation mesurée Comparaison de résultats expérimentaux et théoriques Conclusion La différence de résultats est due à l’intégrale de : - Perte du faisceau de Sn + au cours de son transport au point de mesure. - Distorsion de tube d’ionisation sous l’effet thermique. - Émission électronique du tube d’ionisation. l d Faisceaux lasers (7.9  2.8) 10 -7 11 f: fréquence de répétition du laser : efficacité d’ionisation photo-ion par pulse= 2.9710 -5 v: vitesse thermique des atomes dans le tube d’ionisation Efficacité théorique d’ionisation dans le tube d’ionisation

12 Perspectives - Caractérisation du faisceau de Sn + par la mesure de son émittance. - Faisceaux d’autres éléments d’intérêts Cu. - Essais d’autres matériaux de tubes d’ionisation. - Installation de la source laser auprès du séparateur en ligne pour produire des faisceaux radioactifs (YAG de 20 KHz, P = 100 W,τ = 80 ns). 12