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R&D sur le Booster de charges PHOENIX LPSC Grenoble J. Angot. SOMMAIRE. L’amplification d’état de charge Principe Application Le Booster de charges du LPSC Une source d’ions ECR Banc de test associé Performances R&D sur le Booster de charges Derniers développements - PowerPoint PPT Presentation
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R&D sur le Booster de charge au LPSC 1
R&D sur le Booster de charges PHOENIX LPSC Grenoble
J. Angot
R&D sur le Booster de charge au LPSC
SOMMAIRE
L’amplification d’état de chargePrincipe
Application
Le Booster de charges du LPSCUne source d’ions ECR
Banc de test associé
Performances
R&D sur le Booster de chargesDerniers développements
Collaboration Européenne sur le Booster de charges
Les projets en cours
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R&D sur le Booster de charge au LPSC
L’amplification d’état de charge / principe
Transformation d’un faisceau d’ions mono chargés en un faisceau d’ions multichargés
Le Booster de charges est caractérisé par :
+ son rendement global et celui propre à chaque état de charge
+ la durée nécessaire à l’amplification
+ l’émittance des faisceaux produits
+ la dépendance des performances en fonction du courant et de l’émittance du faisceau 1+
+ la facilité de maintenance et le coût de l’instrument
+ la pollution ou les impuretés
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Booster de charges1+ Σ N+
i i
B B
R&D sur le Booster de charge au LPSC
L’amplification d’état de charges / Application
Principe de la méthode ISOLInstallations de production de faisceaux radioactifs accélérés par la méthode ISOL :
CERN-ISOLDE, CARIBU, KEK, SPIRAL2 phase 2, SPES
puis pour le futur, EURISOL (« très haute » intensité).
Qq 10 MeV et qq mA
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Source d’ions
Haute intensité
Accélérateur ‘pilote’
Faisceau de haute intensité et de haute énergie
cibleSource d’ions
1+
AtomesRadioactifs Grande efficacité
Booster de charge
Post accélérateur
Grande efficacité
Experiences
Faisceau d’ions radioactifs multichargés
basse énergie
Faisceau d’ions
radioactifs monochargés basse énergie
30keV nA
Production d'isotopes radioactifs séparés en ligne (méthode ISOL)
R&D sur le Booster de charge au LPSC 5
L’amplification d’état de charges / Application
Exemple dans le cadre du projet Spiral 2
Le LPSC est impliqué dans la source q/A = 1/3, les coupleurs, le Booster de charges et la ligne N+ analyse Booster
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Source ECR
Le booster de charge est une source d’ions dans laquelle on injecte un faisceau d’ions 1+
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40 kV DeltaV
HF14 GHz200 à 450 W
Optique d’injection
gazOptique d’extraction
Bobines et culasse
Hexapole
Haute tension
B ecr
Bz( T)
Problématique de l’injection d’un faisceau au lieu d’un gaz
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Banc de tests
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Eléments d’optiqueDiagnostiquesPolarisation
∆ VHT
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Caractéristiques
Mesures ∆ V
Moyenne sur plusieurs cycles
Exemple de mesures pour
Gaz : Ar8+
Condensable : Rb15+
Pas de recyclage des ions du faisceau 1+ touchant la chambre du Booster
Mesures d’émittances sur faisceaux 1+ et N+ / plan Horizontal et vertical
Emittancemètre de type Allison
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R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Caractéristiques
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Espèce Capture globale (%) Charge / Rendement (%)
Argon 75 8+ / 16.2
Xénon 80 9+ / 11.2
Rubidium 55 17+ / 7.5
T start
T 90%I on
t
IN+
IN0+
Paramètre important dans le cas des radioactifs
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Projets
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Spiral 2 : « nucléarisation » du Booster de charges qui est situé en zone jaune
SPES LNL
Conception mécanique pour :
réduire les délais de démontage (démarche ALARA)
et prendre en compte
les principes de maintenance des pièces contaminées
les conditions de fonctionnement
les principes d’alignement
La phase 2 de SPIRAL 2 est actuellement mise en suspens
R&D sur le Booster de charge au LPSC
R&D / Derniers développements
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SPES LNL
Amélioration de l’optique de la ligne N+
Simulation du transport dans la ligne d’analyse N+
Mise en place d’une lentille de Einzel avant le dipole d’analyse
Amélioration de la transmission et par conséquent des rendements
Dipole magnétiqueLentille -25kV
0 kV
Etats de charge Argon
R&D sur le Booster de charge au LPSC
R&D / Derniers développements
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Amélioration du vide
Fonctionnement du Booster sur vide résiduel, sans gaz supportPinj ≈ 8 10-7 mb
Augmentation de la capacité de pompage côté injection + 1000 l/sPinj ≈ 3 10-7 mb
Mesure de meilleures efficacités à plus hauts états de charge, nécessité d’un gaz support
Le vide pourrait encore être amélioré en travaillant sur l’étanchéité, les états de surface…L’influence du vide a été démontrée sur le Booster d’Argonne (ANL) où, par exemple, une diminution du vide de 1x10-7 à 7.5 x10-8 Torr à amélioré d’un facteur 6 l’efficacité pour 85Rb17+
Etats de charge Argon
R&D sur le Booster de charge au LPSC
R&D / Collaboration Européenne
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NUPNET (Réseau Européen pour donner de la cohérence aux développements d’infrastructures et d’équipements pour la recherche en physique nucléaire EMILIE (Enhanced Multi-Ionization of short-Lived Isotopes at EURISOL)
INFN (It), JYFL (Fi), SLCJ (Pl), GANIL (Fr), LPSC (Fr) R&D sur les technologies EURISOL : composants d’accélérateurs, cibles et sources d’ions
Optimisation de l’efficacité du BoosterCapture du faisceau 1+Optimisation du couplage des micro ondes du Booster
Reproductibilité des performancesEtude de l’influence du confinement magnétique sur la stabilité du plasmaNouvelle configuration magnétique / nouvel hexapôle
R&D sur le Booster de charge au LPSC
R&D / Collaboration Européenne
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SPES LNL
Recyclage de paroi et réduction des polluantsSource 1+ chaude à 2.45 et 5.8 GHzDéveloppement d’une chambre à plasma en 2 parties
Source 1+ COMIC « Chaude »T° ciblée de 650°C pour la production d’alcalins une 2e version à 1200°C sera réalisée
Simulation thermique Ansys de la source chaude
Simulations HFSS du couplage HF
20mm
R&D sur le Booster de charge au LPSC
R&D / EMILIE
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Efficacité sur Ar11+ en fonctionde la puissance ajoutée
Etude des paramètres affectant l’efficacité du Booster• effet d’un gaz additionnel et excitation par 2 fréquences
Excitation par 2 frequences
Effet sur la distribution d’état de charge du Krypton et comparaison avec une source ECR conventionnelle
On constate que l’absence de bias disc et un champ magnétique moins important à l’injection n’ont pas
d’impact sur la distribution
• Efficacités meilleures à certaines fréquences dans cette configuration
• Pas d’amélioration de la performance Klystron seul dans la meilleure configuration
• A certaines fréquence : perturbation complète du plasma et de la capture : efficacités « négatives »
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Projets
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R&D au LPSCEn fonctionnementProjets en cours :+ pas de R&D sauf Spiral 1+ « nucléarisation » du Booster (ALARA)Boosters ECR dérivés
SPES LNL Legnaro
Spiral 1 & 2Ganil Caen
TRIUMFVancouver
LPSCGrenoble
KEKTsukuba
ANLArgonne
R&D sur le Booster de charge au LPSC
Le Booster de charges du LPSC / Projets
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R&D au LPSCEn fonctionnementProjets en cours :+ pas de R&D sauf Spiral 1+ « nucléarisation » du Booster (ALARA)Boosters ECR dérivés
SPES LNL Legnaro
Spiral 1 & 2Ganil Caen
TRIUMFVancouver
LPSCGrenoble
KEKTsukuba
ANLArgonne
Merci de votre attention
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