Production de faisceaux primaires à haute intensité

Production de faisceaux primaires à haute intensitéJournées accélérateurs , Roscoff , 9-12 Octobre 2005

1) Description de l’accélérateur GANIL

2) Modification de la plate-forme source (1992)

3) Gain en intensité pour les faisceaux primaires

GANIL : Les 2 injecteurs

Injecteur 2 :Source ECR (25 kV) +Cyclotron K25 (<1 MeV/u)

Injecteur 1 :Source ECR (100 kV) +Cyclotron K25 (<1 MeV/u)

25%25%50%50%

< 10 MeV/u

< 1 MeV/u

< 95 MeV/u

Les faisceaux primaires au GANIL

~ 20 faisceaux métalliques disponiblesDe 100 w à 3 kW sur cibleI > 1 pµA pour C, S

BIAS < 0

HT > 0

10 cm

| B |B

HF 14 GHz

mixing gaz

main gaz

0.52 T

0.44 T

0.90 T

1.25 T

La source ECR (Electron Cyclotron Resonance)

I jusqu’à 5 mA1+, 2+, … n+

+25 kV

13C – 75 MeV/u – 3.0 kW – 3.0 pµA48Ca – 60 MeV/u – 0.7 kW – 0.24 pµA36S – 77 MeV/u – 1.4 kW – 0.51 pµA78Kr – 68 MeV/u – 0.8 kW – 0.14 pµA

1991 : premier faisceau

La plate-forme 100 kV

Décharges aléatoires dans le tube accélérateur :Durée 1 s à plusieurs heures

=> Limitation IHT à 2.5 mA => Limitation HT PF à 86 kV

Pénalisant pour la production de faisceaux métalliques (MIVOC : IHT -> 5 mA)

Ni, Fe, Cr, Mg ! : 2 fois moins d’intensité

IHT = 2.1 mA IHT = 2.5 mA

Décharge 15 sDécharge 2 h

Oblige à faire un état de charge plus élevé pour certains éléments : Ar , S (i.e. 2 fois moins d’intensité)

=> Il faut modifier la plate-forme : améliorer la stabilité + augmenter l’intensité accélérable

Limitation des performances de plate-forme 100 kV

1) Tri partiel : source reculée + solénoïde intensité envoyée dans le tube diminuée d’un facteur 2

2) Tri total : source + dipôle intensité envoyée dans le tube diminuée d’un facteur 20

3) On fait une nouvelle plate-forme à côté

3 solutions étudiées :

Solution 2 jugée la plus sûre et d’un coût raisonnable

Propositions de modification de la plate-forme 100 kV

Difficulté principale : place réduite sur la plate-forme (3m x 4m)Comment placer 1 dipôle , 1 solénoïde , 1 alim dipôle , 1 alim solénoïde ???

Alimentations à découpage +Raccourcir au minimum les distances optiques

Pompage

Fentes

Tubeaccélérateur

CF

Dipôle de tri

Vanne d'isolement

Solénoide

Source ECR4

20/06/2002

Ligne de la nouvelle plate-forme 100 kV

Implantation des équipements

Planning des travaux

Retrait de tous les équipements

Janvier 2004

Mise en place du plan de masse au potentiel PF

Mise en place de la ligne

Mise en place de tous les équipements

Résultats pour le krypton

(Ancienne plate-forme : 700 W)

gain de 1.6 en intensité avec la nouvelle plate-forme

Résultats pour le soufre

(Ancienne plate-forme : 1.5 kW)

gain de 2.1 en intensité avec la nouvelle plate-forme

Résultats pour le nickel

(Ancienne plate-forme : 750 W)

gain de 2.0 en intensité avec la nouvelle plate-forme

Conclusion

> Les décharges dans le tube ont complètement disparues

> Le transport est moins bon jusqu’à la CF11 (65% au lieu de 80%) mais on compense largement en « boostant » la source :

=> il faut faire le tri et l’accélération le plus vite possible

Intensité sur cible augmentée d’un facteur 2 pour le Soufre (3 kW) et le nickel (1.5 kW), d’un facteur 1.6 pour le krypton (1.3 kW)

Pour les autres faisceaux Fe, Mg, Cr un facteur 2 est attenduOn devrait atteindre 3 kW en magnésium !