La cible à hydrogène Spaladin

Une nouvelle cible d’hydrogène liquide va être mise en place, au centre de recherche GSI près de Darmstadt en Allemagne, dans le cadre du programme de spallation qui étudie les interactions entre des ions lourds et des protons. Cette cible doit réduire au maximum les interactions parasites à la fois dans les parois de la cible et dans la cible elle-même.

 

Les expériences comme Spaladin choisissent d’accélérer des noyaux lourds sous forme d’ions, et de les faire interagir sur des noyaux d'hydrogène pour obtenir une réaction de spallation. L'hydrogène, sous forme liquide, est contenu dans une cible sur laquelle vient frapper le faisceau d'ions lourds. Les réactions parasites entre les ions lourds et les matériaux de l’enceinte contenant l’hydrogène  - les fenêtres - doivent être limitées au maximum. Les physiciens ont choisi de réduire l’épaisseur de la cible et des fenêtres, tout en gardant un taux d’interaction suffisant.

 

Les équipes du Dapnia ont mis au point une nouvelle cible d’hydrogène liquide de 3 mm d’épaisseur délimitée par des fenêtres ultra-minces réalisées en mylar aluminisé de 6 microns d’épaisseur et de 25 mm de diamètre. La cible est sous vide, ce qui impose de travailler avec une pression d’hydrogène très faible de 150 hPa qui correspond à une température de 15,2 K. La conception du système de remplissage et de vidange de la cible est originale. Le volume tampon qui contient le gaz est déformable ce qui permet le maintien de cette différence de pression, quel que soit l’état du système (mise sous vide initiale, liquéfaction, exploitation, retour à la pression atmosphérique).

 

 

 
La cible à hydrogène Spaladin

Les cibles à hydrogène liquide pour l’expérience Spaladin.

Pour piloter cette nouvelle cible, un système de contrôle électronique et informatique permet de gérer le mouvement de translation du cryostat afin d’amener sur l’axe du faisceau les différentes cibles : deux cibles « liquides » et deux cibles « fantômes » fixées sur la partie inférieure de l’écran thermique, et une position « vide ». Ce système assure aussi la régulation de la température du cryogénérateur avec une stabilité de 0,01 K. Enfin, il prend en charge la gestion des alarmes et la mise en sécurité de l’installation en cas de défauts constatés (vide, pression d’hydrogène, perte de la régulation de température, rupture d’une fenêtre).

 

La nouvelle cible servira dans les deux prochaines expériences Spaladin qui ont été acceptées par le comité de recommandation scientifique de GSI, et plus tard dans le cadre du projet R3B (Reactions with relativistic radioactive beams of exotic nuclei) sur la future machine Fair.

 

 
La cible à hydrogène Spaladin

Cryostat des cibles, en arrière plan, et réserves de gaz d’hydrogène en premier plan.

#2390 - Màj : 14/03/2008

 

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