Une nouvelle source d’ions légers au CEA/Saclay

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1 Une nouvelle source d’ions légers au CEA/Saclay
ALISES Advanced Light Ions Source Extraction System ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

2 ECR: Electron cyclotron resonance
Introduction Générateur HF HF Adap Bobines magnétiques Couronnes d’aimants permanents 2.45GHz Isolant Régime pulsée ou CW Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Système d’extraction H2 Guide d’onde 2,45GHz Haute Tension ±100kV ECR: Electron cyclotron resonance ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

3 99,8% de fonctionnement pendant 162h
Introduction 5 électrodes d’extraction SILHI Solénoïdes Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Tube accélérateur RF ≈400W à 1200W Émittance : 0,16 π.mm.mrad Intensité : 120 mA Proportion H+ : 82 % Proportion H2+ : 15 Proportion H3+ : 3 Énergie 95 keV Fiabilité : 99,8% de fonctionnement pendant 162h Reproductibilité : ± 0,2 mA pendant 162h ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

4 I : La Haute Tension SILHI Haute Tension
Haute Tension Électrode Intermédiaire Masse Potentiel négatif Isolant Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

5 Le solénoïde est placé en aval de l’extraction
I : La Haute Tension Pompage ALISES Haute Tension Haute Tension Électrode Intermédiaire Masse Potentiel négatif Isolant Chambre plasma Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Electrodes d’extraction Guide d’onde Solénoïde Tube accélérateur Le solénoïde est placé en aval de l’extraction ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

6 Le bâti source est désormais à la masse
I : La Haute Tension ALISES Solénoïde Solénoïde LBE1 HT Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Bâti Le bâti source est désormais à la masse ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

7 II : La Ligne Basse Energie (LBE)
SILHI 450 mm Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Réduction de la LBE -300 mm Taille du faisceau ÷2 ALISES 150 mm Augmentation de l’intensité ou Diminution de l’émitance ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

8 II : La Ligne Basse Energie (LBE)
Est-il possible d’avoir longueur drift = 0 mm ? Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

9 II : La Ligne Basse Energie (LBE)
Bénéfice de longueur drift = 0 mm ? Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma 109 mA de H+ ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

10 Réduction du système magnétique
III : La chambre plasma SILHI Chambre plasma : cylindrique Ø 90 mm L 100 mm Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Aspect mécanique : Réduction du système magnétique ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

11 III : La chambre plasma ALISES Piston + cylindre
Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Piston + cylindre Longueur variable de 10 mm à 120 mm Diamètre variable de 0 mm à 90 mm ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

12 BETSI : Banc de Tests et d’Etudes de Sources d’Ions
III : La chambre plasma BETSI : Banc de Tests et d’Etudes de Sources d’Ions Solénoïde LBE cage de Faraday Dipôle électromagnétique Monochromateur Source ECR P1 Mesure réflectométrie P2 analyseur de gaz résiduel cage de Faraday amovible camera CCD Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma 50 kV Mesure de réflectométrie RF sur le plasma → Densité électronique (en cours de tests) Mesure de spectre lumineux visible (Balmer Hα et Hβ) → Energie électrons ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

13 IV : Simulations plasmas
Particle pusher Collision management (Monte Carlo) Weighting of currents and charges in the grid EM Fields computation (FDTD) the force t SOLMAXP Code 3D –PIC Résolu en temps Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Compréhension du plasma ECR Augmentation de la densité du faisceau Diminution de l’émitance ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

14 IV : Simulations plasmas
Densité de protons (longueur) Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Longueur minimum = 50 mm Densité relative de protons Longueur (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

15 IV : Simulations plasmas
Densité de protons (rayon) R Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Densité relative de protons Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

16 IV : Simulations plasmas
Densité de protons (rayon) r Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Densité relative de protons Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

17 IV : Simulations plasmas
Densité de protons (rayon) Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Résonances en cours d’études… Densité relative de protons Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

18 Conclusion Disparition de la plateforme haute tension à 50kV
Réduction du drift entre la source et le solénoïde LBE de 300 mm. Permet de débuter une étude expérimentale et théorique (SOLMAXP) du plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 NYCKEES Sébastien –

19 Étude du plasma ECR ~ 400 W 1 W MAGNETRON CIRCULATEUR ADAPTATEUR
CHARGE AMPLI COUPLEUR ANALYSEUR DE RESEAU (VNA) ~ 400 W 1 W 13/04/2017 NYCKEES Sébastien – Réunion LEDA « Juillet2011 »

20 Gain d’émittance 4D Pas de gain d’émittance avant le 1er solénoïde LBE
Réduction de la LBE = Réduction de l’émitance Champ B source = Pas d’effet 13/04/2017 NYCKEES Sébastien – Réunion LEDA « Juillet2011 » 20