Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

Le banc d’études et de tests des sources d’ions (Betsi) permet depuis 2006 de produire et d’analyser des faisceaux intenses, en mode pulsé ou continu, jusqu’à plusieurs dizaines de mA et jusqu'à 50 keV. Sur cette installation, la source, portée à 50 kV, est alimentée en puissance radiofréquence (RF) à travers une coupure à haute tension. Un solénoïde focalise le faisceau à la sortie du tube accélérateur et un dipôle permet de séparer les espèces extraites. Divers diagnostics, permanents ou en développement, sont utilisés pour caractériser le faisceau.

Pour réaliser la résonance cyclotronique des électrons (ECR) permettant l’ionisation du gaz injecté dans la source, une nouvelle configuration magnétique constituée de 2 couronnes d’aimants permanents, au lieu de 3, a été installée grâce à une modification du blindage en fer pur. Cette amélioration résulte de calculs préliminaires effectués avec le code Opera 2D et 3D de Vector Field© et le code Radia. Une thèse portant sur l'étude de l’interaction de l’onde RF avec le plasma et l’extraction du faisceau en champ magnétique fort vient de commencer.

Deux voies de développement du système d’extraction sont étudiées. Une modification mécanique permettant de simplifier l’optimisation de la longueur des distances inter-électrodes est testée sur Betsi. Soutenue par des simulations numériques, la réduction du nombre d’électrodes de 5 à 4 permettrait de minimiser l’émittance des faisceaux de très haute intensité à l’extraction (de quelques mA jusqu'à 150 mA). Par rapport à un système simple à 3 électrodes plus efficace pour le transport, cette solution permet de minimiser les pertes sur les électrodes grâce à l’ajout d’une électrode intermédiaire.