Pulsation par modulation de vitesse d'un faisceau de deutons de 150 keV

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Submitted on 1 Jan 1963

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Pulsation par modulation de vitesse d’un faisceau de deutons de 150 keV

M. Bethery, M. Lott

To cite this version:

M. Bethery, M. Lott. Pulsation par modulation de vitesse d’un faisceau de deutons de 150 keV. Journal

de Physique, 1963, 24 (11), pp.1010-1011. �10.1051/jphys:0196300240110101000�. �jpa-00205568�

1010.

PULSATION PAR MODULATION DE VITESSE D’UN FAISCEAU ^DE DEUTONS DE 150 keV

Par M. BETHERY et M. LOTT,

C. E. N., Fontenay-Aux-Roses.

Résumé.

^{Nous avons} réalisé sur l’accélérateur S. A. M. E. S. du C. E. N. F. A. R. ^un dispo-

sitif de pulsation rapide ^{du faisceau} de deutons de 150 keV. Les impulsions ^{ont une} fréquence ^de

récurrence de 5 MHz et le courant moyen atteint ⁷ % du courant continu. Les impulsions ^de

neutrons créés par ^la réaction (D, T) ^{ont une} largeur ^{de 1,5} 10-9 seconde.

Abstract.

We have developed ^a high-speed pulsation ^{device for the 150} keV deuteron beam from the S. A. M. E. S. accelerator located at the C. E. N. F. A. R. The frequency repetition ^{of the} pulses

is 5 Mc/s ^{and the} average ^current reaches 7 % ^{of the} continuous current. The neutrons pulse

from the (D, T) nuclear reaction have ^{a 1.5} 10-9 second duration ^at half-height.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 24, NOVEMBRE 1963,

A partir d’un faisceau continu de deutons, ^d’in-

tensité 100 lLA ^{accéléré sous 150 kV, nous obtenons}

sur la cible de l’accélérateur un faisceau pulsé

constitué d’impulsions ^{de 1,5} nanoseconde de durée à mi-hauteur avec une fréquence ^de répétition

de 5 MHz. Le courant moyen ^est alors de 6 p.A

environ.

Les neutrons créés par la réaction

seront utilisés _{pour des} expériences ^de spectro-

métrie par temps ^{de vol.}

La pulsation ^{est effectuée en deux} temps : 1) Après ^une préaccélération ^{de 20} kV, ^{le fais-}

ceau est haché _par un champ électrique transversal de fréquence 2,5 ^MHz appliqué ^{à une} paire ^de plaques déflectrices placées ^{devant un} diaphragme

criculaire. Les impulsions ^{obtenues ont une durée}

de 30 nanosecondes ^{et une} fréquence ^de répétition

de 5 MHz. Le courant moyen ^est égal ^{à 7} % ^du

courant continu.

2) Après accélération à 150 kV, ^les impulsions

sont regroupées par modulation de vitesse ^sans

perte ^de particules. La modulation de vitesse est effectuée par ^un champ électrique longitudinal ^de fréquence ^{5 MHz} appliqué ^{entre deux électrodes} cylindriques.

Pour réduire la valeur de la tension H. F. néces- saire à la modulation, ^{on a intérêt à} effectuer celle- ci en plusieurs fois. Nous disposerons ^donc plusieurs

électrodes successives, deux électrodes consécu- tives étant alimentées en opposition ^de phase. ^La îréquence f ^du champ ^H. F., ^la longueur L ^des

électrodes et la vitesse vo des deutons sont liées par la relation :

Les hypothèses ^{suivantes ont été} faites pour le calcul du groupement :

a) ^Le faisceau de deutons est cylindrique ^et parallèle ^à l’axe des électrodes.

b) Les deutons traversent d’une électrode à

l’autre un saut de potentiel. ^Cela revient à supposer infiniment mince la région ^où s’applique ^le champ.

c) ^{A un saut de} potentiel ^donné correspond ^une

variation de vitesse calculée en négligeant ^les

termes du second ordre.

d) L’influence de la charge d’espace ^est négli- geable.

Quand la relation f

vo /2L ^est satisfaite, ^il

existe une particule ^de l’impulsion ^à l’entrée ^du

modulateur qui ^ne subit d’accélération dans aucune

des fentes successives. Nous l’appellerons ^la parti-

cule ^« médiane ».

Expérimentalement, ^le groupement ^{à une dis-}

tance donnée de la dernière fente de modulation

dépend ^{de deux} paramètres : la valeur efficace V du champ ^{H. F.} appliqué ^aux électrodes et la

phase relative des deux émetteurs qui produisent

le hachage préalable ^{et le} groupement.

Pour V donné, ^le groupement ^est optimum quand ^la particule ^{« médiane » est la} particule ^cen-

trale de l’impulsion ^à grouper.

L’étude expérimentale ^{a été faite en mesurant la}

durée de la bouffée de neutrons qui correspond ^à l’impulsion de deutons sur la cible.

Les neutrons sont détectés par ^un cristal de stil- bène cylindrique ^{de 1} pouce d’épaisseur ^et 1 pouce de diamètre, placé ^à 1,30 ^m de la cible devant un

photomultiplicateur Radiotechnique ^{56 AVP dont}

les impulsions ^sont analysées ^en temps par rapport

à une impulsion de référence synchronisée ^{avec la}

tension de groupement.

Les causes d’étalement de la bouffée de neutrons sont :

a) la durée de l’impulsion de deutons sur la cible ; b) les fluctuations du temps de transit des élec- trons dans le photomultiplicateur (0,3 ^nano- seconde) ;

c) l’épaisseur ^du scintillateur qui correspond ^à

14 MeV à un temps ^{de vol de} 0,5 nanoseconde ; d) la résolution de l’analyseur ^en temps (conver-

tisseur temps-amplitude) ;

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0196300240110101000

1011

FIG. 1.

Diagramme ^de l’appareillage électronique.

FiG. 2.

Spectre ^de temps ^{de vol des neutrons de 14 MeV}

en vue directe de la cible.

Largeur ^à mi-hauteur du pic : 1,5 nanoseconde.

En ordonnée : 20 000 coups ^sur toute la hauteur du pic.

e) ^{les neutrons} dégradés ^en énergie par des chocs dans la pièce ^{de laiton} qui constitue le porte-cible.

L’ensemble de ces causes conduit à une largeur ^à

mi-hauteur de 1,5 ^{à 2} nanosecondes pour la bouffée de neutrons. La résolution en énergie ^{sur une base}

de temps de vol de 1 m est alors de 5 % ^à 2,5 ^MeV

et de 20 % ^{à 14 MeV.}

FIG. 3.

Impulsions ^de courant obtenues sur la cible de l’accélérateur après ^le hachage ^{et sans} regroupement par modulation de vitesse.

Échelle : 40 nanoseconde par centimètre.

FIG. 4.

Pics des neutrons de 14 MeV _{et gammas} accom-

pagnant la réaction.

Distance scintillateur-cible : 123 cm.

Largeur d’un canal du sélecteur : 0,274 ^ns.

Le courant moyen atteint 6 % ^{du courant con-}

tinu débité par la ^source d’ions, ^ce qui représente

un gain d’un facteur 10 par rapport ^{à un faisceau} pulsé ^{de mêmes} caractéristiques ^{sur la} cible, ^obtenu

par simple hachage.