Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique

L’expérience acquise par le LEDA (Laboratoire d’Etudes et de Développement des Accélérateurs) dans le domaine des source ECR intenses d’ions légers lors de la construction de la source SILHI (Source Ions Légers Haute Intensité), capable de produire aujourd’hui à un faisceau de protons d’intensité 120 mA et d’émittance 0,16 π.mm.mrad, a permis de mettre en évidence les forces de cette source d’ions ECR sans confinement magnétique mais aussi les points pouvant être améliorés. Cette thèse a abouti à l’étude et la conception d’une nouvelle source ECR d’ions légers, nommée ALISES (Advanced Light Ions Source Extraction System), permettant à la fois de démontrer la possibilité de réduire l’émittance du faisceau mais aussi de réduire les dimensions de ces sources.

Le premier objectif de cette thèse est alors de démontrer la possibilité de réaliser une source ECR d’ions légers dans laquelle le champ magnétique est créé par le champ de fuite d’un solénoïde placée à la masse laboratoire. La présence d’un champ magnétique plus intense dans le tube accélérateur de la source ALISES a mis en évidence des problèmes de décharges Penning. Une description ainsi qu’une méthode d’analyse à l’aide du code de calcul Opeara-3D permettant de comprendre et de supprimer ces décharges Penning sont exposées ici.

Le second objectif de la source ALISES est de démontrer la possibilité de réduire les dimensions de la chambre plasma et, par conséquent, les dimensions totales des sources d’ions légers. Une approche expérimentale est abordé par l’intermédiaire d’une chambre plasma à dimensions variables équipant la source ALISES. Des mesures de réflectométrie radiofréquence permettent également de déterminer la densité électronique du plasma et d’aborder le sujet de l’interaction entre l’onde radiofréquence et le plasma. Une approche numérique à l’aide du code de calcul SolMaxP est abordé afin de simuler le chauffage ECR des électrons dans la chambre plasma et de déterminer le volume de la zone de chauffage ECR. Les deux approchent permettent de mieux comprendre le fonctionnement des sources ECR d’ions légers sans confinement magnétique et de soutenir l’hypothèse d’une thermalisation des électrons dans la chambre plasma.

La nouvelle source ALISES est ainsi l’étape nécessaire afin de développer des sources ECR d’ions légers sans confinement magnétique compactes produisant un faisceau plus intense et avec une émittance plus faible que les sources actuelles.