Dispositif de pulsation du faisceau d'un accélérateur Van de Graaff de 3 MeV

(1)

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Dispositif de pulsation du faisceau d’un accélérateur Van

de Graaff de 3 MeV

G. Bougnot, R. Galiana, J. Samueli, A. Sarazin

To cite this version:

(2)

145 A.

DISPOSITIF DE PULSATION DU FAISCEAU D’UN

ACCÉLÉRATEUR

VAN DE GRAAFF DE 3 MEV

Par G.

_BOUGNOT,

R.

_GALIANA,

J. SAMUELI et A.

_SARAZIN,

Institut d’Études Nucléaires _d’Alger.

Résumé. 2014 On décrit

un _{dispositif électrostatique}permettant l’obtention _{d’impulsions}de protons inférieures à la nanoseconde avec une _fréquencede _répétitionde 10 MHz. Le courant moyen obtenu est de 0,1 03BCA. Les circuits _{électroniques}de _{chronométrage}associés au _dispositifde

pulsation

sont _égalementdécrits. Abstract. 2014 We describe

an electrostatic _apparatus_allowingto obtain _proton_pulses,the dura-tion of which are less than a _nanosecond,with a _repetitiverate of 10 MHz.

The average current reached is about 0.1 03BCA.

The time measurement electronic circuits related to the _{pulse system}are also described.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM

PHYSIQUE APPLIQT.TÉF.

SUPPLÉMENT AU N 0 11.

TOME _22,NOVEMBRE 1961, PAGE

Introduction. ~- Le

principe

de l’obtention

d’impulsions

périodiques

de

_particules

_pardéflexion

électrostatique

du faisceau est bien connu

_{[1, 2, 3] :}

on

dirige

le faisceau entre des

plaques

sur

_lesquelles

est

_appliquée

une tension sinusoïdale de telle

_façon

qu’il

soit dévié alternativement vers chacune de

ces

_plaques.

Il suffit de

_placer

un

_diaphragme

_percé

d’un _{orifice pour}

_produire

une

_impulsion

de

parti-cules à

_chaque

_{passage du faisceau. On}obtient

ainsi des

_impulsions

d’autant

_plus

courtes _{que la}

vitesse de

_balayage

est

_grande

_{et que}l’orifice du

diaphragme

est

_petit.

En

_fait,

avec un tel

_dispositif

on obtient deux

_impulsions

de

_particules

_par

pé-riode du

_signal

sinusoïdal ce

_qui

_peut

créer une difficulté de

_repérage

dans le

_temps.

En

_effet,

si le

diaphragme

de

_pulsation

_{n’est pas}exactement

posi-tionné au centre du

_segment

_{de droite décrit par}

le

_faisceau,

les deux

_impulsions

ne _{sont pas}

_séparées

d’une demi

_période

mais de deux valeurs

succes-sives différentes. Pour éviter cette

difficulté,

nous avons

_adopté

un

_balayage

en

_ellipse

obtenu par deux ensembles de

_déflexion,

l’un

_horizontal,

l’autre vertical recevant des tensions convenablement

dé-phasées.

Montage

expérimental.

- La

figure

1

_représente

le

_montage.

L’accélérateur Van de Graaff de 3 MeV

est

_disposé

verticalement. L’aimant

_analyseur

in-troduit une déflection de 900.

_Après

les fentes de stabilisation entre

_lesquelles

est focalisé le

_faisceau,

’

nous avons

_disposé

un

_diaphragme

de 3 mm de diamètre destiné à limiter sa

_divergence

avant l’entrée dans une

_paire

de lentilles

_{quadrupolaires}

électrostatiques (fin. 2).

Ces lentilles refocalisent le

faisceau sur le

_diaphragme

de

_pulsation.

Nous

obte-nons

ainsi]un

courant de

_protons

_compris

entre 5

FIG, ~,

(3)

146 A

FIG. 2.

et 10

_~A

à l’entrée des lentilles

_qui

sont

_placées

immédiatement avant les

_{premières plaques}

déflec-trices

_disposées

horizontalement. Le

_diaphragme

de

pulsation

est constitué d’une

_{plaque métallique}

percée

d’un orifice de 3 mm et recouverte d’une

plaque

de verre métallisé

qui

_permet

à l’aide d’un miroir à 45° et d’une

_lucarne,

d’observer

_{l’e’lipse}

décrite _parle faisceau. Les secondes

_plaques

défl;c-trices sont

_disposées

_{verticalement,}

une tension

continue

_appliquée

sur l’une de ces

_{plaques déplace}

l’ellipse

dans son _{ensemble pour}

_qu’une

de ses

branches _passesur l’orifice du

_diaphragme.

Le bloc de

_{plomb placé}

à

_proximité

arrête une

_partie

des

_rayonnements

_produits

sur le

diaphragme.

Pour

éviter ce

_rayonnement

_parasite

la cible est

_éloignée

d’une certaine distance. Une seconde

_paire

de lentilles

_{électrostatiques}

_permet

la refocalisation

sur la cible.

Une

_paire

de

_plaques

déflectrices

_{supplémentaire}

est

_disposée

_après

ces dernières lentilles. Elle

per-met utilisation de

_plusieurs

cibles en bout de

montage,

une

_polarisation

continue

_appliquée

sur

les

_plaques

_permettant

de défléchir le faisceau pour atteindre la cible choisie. Ce

dispositif inspiré

(4)

147 A

FIG. 3.

de

_déterminer,

par

exemple,

l’origine

des

temps

en

utilisant _{des noyaux dont}la durée de vie du

premier

niveau excité est très brève. Circuits

électroniques.

-

La

_figure

3

_représente

le

_montage

_{électronique}

du

_dispositif

de

_pulsation

et de

_{chronométrage.}

Pulsation. ~- Deux circuits

amplificateurs

sont utilisés pour fournir la

_puissance

haute

_fréquence

aux

_plaques

déflectrices. Le

_pilotage

est effectué par

quartz.

Chacun des circuits d’alimentation des déflecteurs est constitué d’un

_{préamplificateur}

(EL

84

₊

2X6 L

₆₎

suivi d’un

_étage

de

_puissance

(P

6OOA

_CSF)

fonctionnant en classe C. La

_charge

anodique

de ce tube est un circuit oscillant dont

les

_plaques

déflectrices constituent la

_capacité.

Ces

plaques

(fin.

2)

ont une

_longueur

de 70 _cm,une

largeur

de

_2,54

cm et sont distantes de 2 cm. L’inductance

_anodique

est connectée en autotrans-formateur de

_rapport

_5,5

environ. Les alimenta-tions haute tension des tubes P 600 A sont

_réglables

entre 1 000 et 3 000 volts et

_permettent

_{ainsi que} les

_{injections variables,}

le

_réglage

des tensions haute

_fréquence.

Pour éviter une dérive

_trop

impor-tante du

_déphasage

entre les tensions haute fré-quence

appliquées,

le second

amplificateur

est

ali-menté non _parle

_pilote,

mais _parla tension recueillie aux bornes d’une boucle

_placée

_près

du circuit oscillant du

_{premier amplificateur.}

Un

_{adaptateur d’impédance}

et une

ligne

à retard

réglable

sont insérés dans ce circuit

_permettant

un

choix aisé du

_déphasage

entre les deux déflecteurs.

La même boucle alimente le circuit de chrono

métrage

et un voltmètre donnant une indication

relative

de la tension aux bornes du

premier

dé-flecteur. La

_puissance

maximum

_disponible

aux

bornes de

_{chaque amplificateur}

est de l’ordre de

400

_watts,

la tension crête à crête aux bornes du déflecteur étant alors de 8 000 volts environ.

z

Circuit de

_{chronométrage.}

- Ce circuit

a _pour

but de fournir un

_signal

décalé d’un

_temps

constant par

rapport

à l’instant d’émission d’une

_impulsion

de

_protons.

L’intensité du faisceau étant assez

faible,

la méthode la

_plus

_simple

_pourdéterminer

cet instant est de

_produire

un

_signal

dérivé des

tensions sinusoïdales

_appliquées

aux déflecteurs.

Nous avons

_indiqué

_{précédemment}

_quela tension sinusoïdale

_provient

d’une boucle

_couplée

au circuit

anodique

final du

_{premier amplificateur}

haute fré-quence. Cette méthode d’alimentation a _{pour but}

d’éliminer les variations de

_déphasage

_pouvant

intervenir dans

_{l’amplificateur,}

le

_signal

aux bornes

de la boucle étant

_synchrone

de celui

_appliqué

aux

plaques

de déflexion. En

_fait,

il est utile d’associer

un circuit

_porte

au circuit de

chronométrage

car le

signal

de

_{chronométrage}

n’est utile _que

_lorsqu’un

événement nucléaire lié à l’arrivée de

_{l’impulsion}

de

protons

sur la cible aura été détecté. La

figure

4

indique

le schéma de ces circuits. Le circuit de

chronométrage

est constitué des tubes

_V1

à

_{IV s.}

V1

est

_polarisé

de

_façon

à ne laisser passer que les

alternances

_positives

de la tension sinusoïdale d’entrée.

_{Après amplification}

_par

_V2

et

_V,

les

(5)

148A

rl~. 4.

V5

élimine les

_parties

_négatives

des

_impulsions

ré-sultantes. On

_applique

donc à la

_première

entrée du

circuit d’addition

_(V6)

un train

de signaux négatifs

d’amplitude

2 volts et de

_largeur

7 ns environ dont la

_fréquence

de

_répétition

est celle de la tension. Le

circuit

_{porte, quant}

à

_lui,

ne doit laisser _passerun

signal

de

_{chronométrage}

_{qu’en présence}

d’un

_signal

d’ouverture.

Les tubes

_{V9, V1o}

et

_{V Il}

transforment ce

_signal

en

impulsion rectangulaire

de 50 ns de

_large

et

d’amplitude

2 volts

_qui

est

_envoyée

sur la

_grille

de

_V7.

La fonction

_porte

est _{réalisée par le}circuit d’addition

_(Vs

et

_V7)

_{et par}le tube

_V8

_qui

effectue une discrimination à seuil

_{légèrement supérieur}

à

l’amplitude

commune des deux

_signaux

addi-tionnés.

_Après

_{discrimination,}

seul sort le

_signal

de

chronométrage

arrivé

_pendant

le

_temps

d’ouver-ture de 50 ns.

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