Au préalable, l’ensemble des réglages en temps (voir III.7.2) de la ligne ont été ajustés
en utilisant une source à ionisation de surface de 6Li1+ à 10 keV (voir fig. III.16). Il s’agit
d’une source commerciale Phrasor2 qui permet d’obtenir des faisceaux d’ions mono-chargés.
Un filament dans lequel circule un intense courant électrique va chauffer un composé
alcalino-silicate contenant le matériau alcalin6Li. Il s’agit en fait d’une capsule contenant un dépôt de
lithium. Elle est portée à un potentiel imposé par l’électrode d’accélération qui fixe l’énergie des ions produits. En regard de cette capsule se trouve l’électrode d’extraction dont le but est de régler l’extraction des ions de la source. Ainsi, si le potentiel de cette électrode est inférieur
III.4 La source d’ions hors ligne et les diagnostics faisceaux 71
Figure III.17 – Illustration de la chambre d’optique et de diagnostics
à celui de l’électrode d’accélération, les ions seront injectés dans la ligne. La différence de potentiel entre ces deux électrodes détermine l’intensité du faisceau. En effet, plus la différence est grande, plus l’extraction des ions est favorisée. Un système optique, constitué de deux lentilles et d’un couple de déflecteurs, permet d’ajuster la géométrie du faisceau en sortie de la source et de l’adapter pour l’injection dans le RFQ. Cette source permet d’atteindre des intensités allant de quelques pA à plusieurs nA. La dispersion est très faible : elle est de 1 eV pour une énergie longitudinale de 1 keV . L’utilisation de cette source permet de caractériser, en termes d’efficacité de transmission, l’ensemble des différentes parties de la ligne telles que le RFQ, les cavités pulsées ainsi que le piégeage. Les résultats obtenus avec cette source seront
présentés à la sectionIV.1.1.
Faisant partie intégrante de la ligne de transfert, il reste à décrire l’ensemble des diagnostics faisceaux. Il s’agit en particulier de la cage de faraday placée en amont du RFQ (CF14) et de la chambre d’optique et de diagnostic (COD) placée entre les deux cavités pulsées (voir fig.
III.17).
Cet ensemble est composé par :
- l’« espion » qui est un détecteur escamotable constitué de galette à microcanaux (diamètre actif : 2 cm). Il a pour but de compter les ions et d’identifier par temps de vol les différentes espèces d’ions extraits du RFQ. Grâce à un système de trois grilles quasi-transparentes, une mesure de dispersion en énergie des ions peut être effectuée. La première grille est polarisée à la masse et les deux autres sont polarisées à une tension que l’on peut faire varier de manière à « scanner » l’énergie des ions incidents. Ainsi, si les ions ont suffisam-ment d’énergie, ils seront détectés. Sinon, ils seront repoussés. On obtient alors le spectre du nombre d’ions en fonction du potentiel appliqué aux grilles. La dispersion en énergie est déduite de la dérivée de la courbe obtenue ;
- une lentille Lcqui permet de contrôler la focalisation du faisceau pour optimiser l’injection
dans la seconde cavité pulsée ;
- un couple de déflecteur X-Y pour corriger les légers défauts d’alignement de la ligne jusqu’à l’injection dans le piège,
- une « roue » d’atténuation qui permet d’avoir différentes mesures d’intensité en sortie du RFQ afin de tester ses performances sur une large gamme de courant. Effectivement,
FigureIII.18 – Représentation de l’atténuateur variable avec les différents facteurs de trans-mission. Le "H" de la légende correspond au H de « hamster » qui est le surnom de l’atténuateur.
il est important d’atténuer le faisceau pour faire ces mesures, d’une part, pour ne pas être gêné par le temps mort des détecteurs et, d’autre part, pour éviter de les détériorer. Ainsi, un atténuateur réglable a été développé et se présente sous la forme d’un cylindre fermé de 10cm de diamètre sur 3 cm d’épaisseur. La surface périphérique du cylindre est régulièrement trouée et chaque trou est recouvert par une ou plusieurs grilles de 10% de
transmission. Comme le montre la figure III.18, un facteur d’atténuation s’étendant de 0
à 105 peut être utilisé.
Le dispositif LPCTrap possède également deux diodes silicium qui permettent de contrôler le taux d’ions délivré. Ainsi, une première diode placée juste à l’entrée du dispositif permet
de mesurer l’intensité du faisceaux radioactifs d’6He1+ délivré sur LIRAT à ∼10 keV. Il s’agit
d’une diode silicium carrée (de type LER Eurisys Mesures) de 45×45mm2et d’épaisseur 4 mm.
Les ions radioactifs sont implantés dans la zone morte du détecteur (épaisseur 300 µm) et les β émis sont ainsi détectés sur un angle solide de l’ordre de 50% de 4π (le seuil de détection
est placé à près de 200 keV ) (voir fig. III.19).Une seconde diode (PIPS3) est placée au niveau
de la pompe primaire sous le RFQ et donne une information sur la quantité de gaz neutralisé
d’6He1+. C’est en particulier une information prise en compte lors du réglage de la ligne LIRAT
en 6He1+ lorsque le rapport « radioactif / polluant » est maximisé. Elle donne également une
information quantitative au cours de l’expérience : lorsque sa valeur est maximale, l’intensité dans le RFQ est optimale, lorsque sa valeur est faible, cela peut indiquer une perte de faisceau.
Lors de l’expérience de Novembre 2010, nous avons mesuré ∼ 900 coups/s sur Si1 avec un
ensemble de réducteurs qui correspondent après étalonnage à un facteur 6 × 104 d’atténuation.
Ce taux équivaut à ∼ 1.1 × 108 pps en prenant en compte le facteur géométrique. Après
opti-misation de la transmission dans la ligne, le taux atteint jusqu’à ∼ 2 × 108 6He1+ /s.