Design of an equipment for the testing of target dedicated to the production of radioactive ions through the ISOL method
Réalisation d'un dispositif de test de cibles pour la production d'ions radioactifs par la méthode ISOL
Résumé
In the ISOL (isotope separation on line) technique, a primary ion beam impinges on a thick target, the incident ions are stopped through fragmentation reactions that generate radioactive nuclei. As soon as they have collected enough electrons, the radioactive nuclei begin diffusing outside the target as radioactive atoms. In order to improve this diffusion the target is strongly heated. The radioactive atoms diffuse till a ion source that ionize them, they are then accelerated to form a secondary beam that is delivered to the experimental area. This work deals with the design of an equipment able to measure the diffusion capacities of various targets, it is made up of -) a high temperature (> 2300 K) oven that will contain the target, -) a ionization source for ionizing radioactive atoms and -) a target dispatcher able to introduce in the oven or remove from the oven any target of a set of 12 targets. This equipment has proved to be able to test during a single experiment several primary beams and target materials. Measurements will be performed in a sequential way for the different projectile-target couples which will assure very closed experimental conditions for each measuring campaign.
Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un programme européen visant à optimiser le temps de relâchement d'atomes des systèmes de production d'ions radioactifs de type ISOL (Isotope Separator On Line). Il a pour but à la fois le développement de faisceaux d'éléments nouveaux et l'amélioration en intensité et pureté des faisceaux déjà existants. Dans la méthode ISOL, un faisceau primaire d'ions entre en collision avec les noyaux d'une cible solide et épaisse (les ions incidents sont arrêtés dans la cible). Les noyaux incidents se fragmentent et donnent lieu à des noyaux radioactifs, également stoppés dans la cible. Une fois leur cortège électronique reconstitué, ils diffusent en dehors de la cible. Pour accélérer le processus de diffusion, la cible est fortement chauffée. Sortis de la cible, les atomes radioactifs effusent jusqu'à une source d'ions dans laquelle ils sont ionisés. En sortie de source, ils sont accélérés pour former un faisceaux et sont transportés jusqu'aux aires expérimentales. Compte tenu du nombre important de paramètres qui gouvernent les phases de diffusion et d'effusion dans cette technique, celles-ci font l'objet d'études particulières. Afin d'apporter les connaissances nécessaires à la conception et à l'optimisation des futurs dispositifs de production d'ions radioactifs en ligne, il est nécessaire de développer une base de données sur les caractéristiques de diffusion des atomes dans les matériaux cibles. Dans ce but, le GANIL a conçu et réalisé un nouveau dispositif permettant de tester au cours d'une même expérience plusieurs couples de faisceaux primaires et de cibles, et ainsi d'augmenter de façon significative la vitesse d'obtention de résultats. Les mesures sont réalisées à la suite les unes des autres pour les différents couples projectile-cible, ce qui assure qu'elles sont effectuées dans des conditions expérimentales très proches. La comparaison des résultats sera donc peu affectée par le doute lié à la difficulté de reproduire des conditions expérimentales identiques. L'ensemble est constitué d'un système d'analyse (ioniseur basé sur une source à Résonance Cyclotronique Electronique associé à un spectromètre de masse), d'un four destiné à fixer la température de la cible à étudier, et d'un distributeur de cibles. L'ensemble a été testé et caractérisé (hors faisceau primaire).
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