Étude d'un ioniseur à haut rendement pour faisceaux atomiques

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Submitted on 1 Jan 1969

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Étude d’un ioniseur à haut rendement pour faisceaux atomiques

J.F. Bruandet, F. Ripouteau, M. Fruneau

To cite this version:

J.F. Bruandet, F. Ripouteau, M. Fruneau. Étude d’un ioniseur à haut rendement pour faisceaux

atomiques. Revue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1969, 4 (2), pp.169-

170. �10.1051/rphysap:0196900402016900�. �jpa-00243200�

169.

ÉTUDE D’UN IONISEUR A HAUT RENDEMENT POUR FAISCEAUX ATOMIQUES J. ^F. BRUANDET, F. RIPOUTEAU et M. FRUNEAU,

Laboratoire de Physique Nucléaire, Institut des Sciences Nucléaires de Grenoble.

Résumé. 2014 Pour produire ^{des neutrons} polarisés par réaction T(d, n)03B1, ^à partir ^{de deutons} polarisés, ^un ioniseur à haut rendement a été réalisé. La source de deutérium atomique, placée

au potentiel zéro, ^{donne un} faisceau de 4 x 1015 atomes polarisés par seconde, ^{sur une surface} de 2,5 cm2 à l’entrée d’un ioniseur placé à la haute tension (150 kV). ^Le rendement d’ionisation

en D+ mesuré est au moins égal ^à 10-3, ^{mais avec une} émittance du faisceau d’ions encore

importante (~ ^{800 mm x mr à 4} keV).

Abstract.

To produce polarized ^neutrons by ^the T(d, n)03B1 reaction, ^from polarized deuterons, ^{an ionizer with} high efficiency has been built. A beam of 4 x 1015 polarized atoms,

on 2.5 cm2 is given by ^an atomic deuterium source at ground potential. The ionizer works at 150 kV, ^{and the} measurement of the ionization efficiency ^{in D+ is at} least 10-3. The ion beam emittance measured at 4 keV is less than 800 mm x mr.

REVUE DE PHYSIQUE APPLIOUÉ]~ ^{TOME 4, JUIF} 1969, ¹

1. Introduction.

Le but [1] ^{est de} produire, ^au

moyen de la réaction T (d, n) ce, ^{un faisceau de neutrons} polarisés ^{de 14} MeV, par transfert de la polarisation,

à partir ^{d’un faisceau de} deutons d’environ 150 keV

(résonance ^{à 107 keV} 3/2+) polarisés vectoriellement.

Pratiquement, ^{100 nA} de deutons D+ polarisés ^sont

nécessaires pour obtenir un faisceau utilisable (N 104 n/s

dans Q z 10-2 sr) ^{de neutrons} polarisés. ^{C’est la}

raison _pour laquelle avait été conçu (1) ^au laboratoire dès 1963 un nouveau type d’ioniseur [2] ^à champ magnétique ( ~ ⁵⁰⁰ gauss) axial, ^avec faisceau axial d’électrons (~ ¹⁰⁰ mA) parallèle ^et dans le même

sens que le faisceau atomique. ^Les premiers ^essais [3]

de cet ioniseur ^avec un faisceau de deutérium avaient

permis d’observer un faisceau de D+ de 100 nA.

On présente ^{ici une} amélioration de cet ioniseur

en le faisant fonctionner en mode oscillant pour les électrons : on a pu ainsi obtenir environ 500 nA de D+

polarisés ^{avec une émittance} inférieure à 800 mm X mr

rapportée ^{à 4 keV.}

II. Appareillage.

^{La source} atomique (potentiel zéro) comprend ^un dissociateur du type Keller suivi d’un ensemble tuyère-éplucheurs. ^{Le faisceau} atomique après ^l’aimant sextupolaire ^de tri, pénètre ^{dans une}

zone où il subit des transitions RF (méthode ^d’Abra- gam). ^{A l’entrée de} l’ioniseur (diamètre ^{du faisceau :}

18 mm), ^l’on obtient z 4 X 1015 at./s de deutérium.

L’ioniseur ( fig. 1), placé à la haute tension (150 kV),

(1) ^{Par Renucci} (G.), actuellement à la Faculté des Sciences de Nice ; Ripouteau (F.), ^I.S.N., Grenoble, ^et Griboval (P.) actuellement à Austin, Texas, ^{U.S. A.}

FIG. 1.

Schéma de l’ioniseur.

est toujours ^à champ (z ¹ kG) axial; ^le filament, ^sur

le trajet du faisceau atomique, produit ^{un faisceau}

axial d’électrons de 50 mA environ, accélérés à quelques

centaines de volts.

L’ioniseur fonctionne de deux manières différentes : Mode 1 (non oscillant).

Il y ^a alors collisions

entre les électrons et les atomes du faisceau D qui ^se déplacent parallèlement ^{avec une} vitesse très lente

( ~ ^{5 X 105} cmJs) par rapport ^au faisceau d’électrons

(z ⁶⁰⁰ eV). Le faisceau d’électrons ( ~ ⁵⁰ mA) ^se

trouve confiné axialement (flot ^de Brillouin) par le

champ magnétique du solénoïde sur une longueur

d’environ 15 cm. L’extracteur est porté ^{à un} potentiel ( ~ + 3,7 kV) ^de quelques centaines de volts inférieur à celui ( N + ⁴ kV) du tube de l’ioniseur.

Mode 2 (oscillant).

Lorsque ^« l’extracteur » et le tube interne de l’ioniseur sont portés ^{au même} poten- tiel (+ ⁴ kV), ^le diaphragme circulaire (potentiel zéro) ^du triplet électrostatique joue alors dans notre

montage ^{le rôle} d’extracteur, ^{et le courant} d’électrons

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196900402016900

170

TABLEAU 1

tombe brusquement ^{à une valeur 100 fois} plus ^faible ( ¹ mA). ^{L’absence du débit} d’électrons indique que le nuage d’électrons ^reste confiné à l’intérieur de l’ioniseur.

III. Résultats des mesures.

Après l’ioniseur, ^le

faisceau d’ions est focalisé _par un triplet électrostatique

et dévié à 90~ _par un miroir électrostatique torique, puis analysé par ^un électroaimant _pour déterminer

sa composition en masse. L’émittance est évaluée à

partir ^{de la mesure de la trace} du faisceau en fonction

de la distance. Les résultats de l’analyse ^{sont donnés}

dans le tableau I (l’effet d’ionisation _{des gaz} résiduels

a été soustrait).

Pour le mode 1 avec un débit d’électrons important (~50 mA), l’on obtient 2 fois moins (~ ^{300 nA au}

lieu de z 600 nA) ^de D+ que dans le mode 2 où le débit d’électrons est 100 fois moindre.

La mesure du courant D+ et celle du débit du faisceau D atomique permettent de déterminer (compte

tenu de l’acceptance de la voie d’analyse) ^{un rendement}

d’ionisation d’au moins 5 X 10r3 dans le mode 2.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^PHAM (Dinh Lien), ^Thèse en cours sur la production

de neutrons polarisés par ^réaction d~ ^{+ T.}

[2] ^ARVIEUX (F.), ^« Réalisation d’un ioniseur à champ magnétique ^{et à} grand ^rendement pour ^source d’ions polarisés ^{», Thèse 3e} cycle, Grenoble, 1964,

n° 392.

[3] Proceedings ^{of the «} International Conference on

Polarized Targets and Ions Sources », Saclay, France, 5-9 décembre 1966, éd. Direction de la

Physique, ^Centre d’Études Nucléaires de Saclay.