La source d’ions monochargés MONO 1001 en développement au GANIL, est de type ECR etfonctionne à 2.45ghz.La source MONO1001 a été testée avec les éléments suivants: Hélium, Argon, Néon, krypton,xénon, hydrogène, fer (méthode MIVOC), calcium, erbium, plomb et fullerene (à partir d’une sourced’évaporation), soufre (à partir de SO2 ou SF6)

Barué, C.

Canet, C.

Dubois, M.

Dupuis, M.

Flambard, J.L.

Gaubert, G.

Jardin, P.

Kantas, S.

Lecesne, N.

Lehérissier, P.

Lemagnen, F.

Leroy, R.

Maunoury, L.

Pacquet, J.Y.

Pellemoine, F.

Saint-Laurent, M.G.

Tuske, O.

Villari, A.C.C.

HAL-IN2P3

MONO 1001J.Y. Pacquet, R. Leroy, C. Barue´, C. Canet, M. Dubois, M. Dupuis, J.L.Flambard, G. Gaubert, P. Jardin, S. Kantas, et al.To cite this version:J.Y. Pacquet, R. Leroy, C. Barue´, C. Canet, M. Dubois, et al.. MONO 1001. [Research Report]GANIL. 2002. <in2p3-00012520>HAL Id: in2p3-00012520http://hal.in2p3.fr/in2p3-00012520Submitted on 10 Feb 2003HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestine´e au de´poˆt et a` la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publie´s ou non,e´manant des e´tablissements d’enseignement et derecherche franc¸ais ou e´trangers, des laboratoirespublics ou prive´s. G P I / GANILDécembre  2002M O N O  1 0 0 1J-Y. Pacquet, R. Leroy, C. Barué, C. Canet, M. Dubois, M. Dupuis, J-L. Flambard, G. Gaubert,P. Jardin, S. Kantas* , N. Lecesne, P. Lehérissier, F. Lemagnen, L. Maunoury** , F. Pellemoine,M.G. Saint-Laurent, O. Tuske and A.C.C. VillariGANIL, B.P. 5027, 14076 Caen Cedex 05, France* PANTECHNIK, 12, rue Alfred Kastler, 14000 Caen, France** CIRIL, B.P. 5133, 14070 Caen Cedex 05, FranceINTRODUCTION :La source d’ions monochargés MONO 1001 en développement au GANIL, est de type ECR etfonctionne à 2.45ghz.La source MONO1001 a été testée avec les éléments suivants: Hélium, Argon, Néon, krypton,xénon, hydrogène, fer (méthode MIVOC), calcium, erbium, plomb et fullerene (à partir d’une sourced’évaporation), soufre (à partir de SO2 ou SF6).DESCRIPTION :Le champ magntique ncessaire  son fonctionnement est obtenu avec deux couronnesconstitues dÕaimants permanents pesant 11kg chacune. Ces deux couronnes sont distantes de 80mm etleur rayon intrieur est de 50mm. Ce systme permet de raliser un confinement magntique  symtrie dervolution axiale avec un module de champ pour la dernire surface ferme qui atteint 2300 gauss(*).La puissance maximum de lÕmetteur HF utilis est de 200W. LÕonde HF est transporte par uncble coaxial et injecte dans la source par lÕintermdiaire dÕun passage coaxial tanche. Le couplage de laHF avec le plasma est assur par une transition coaxiale-guide dÕonde sans dispositif dÕ accord.La chambre  vide de la source comporte un circuit de refroidissement et peut tre quipe de 5brides permettant lÕinjection de gaz, la mise en place de sources dÕvaporation, le couplage  un systmede pompage, de diagnostiques, etc..Pour une tension dÕextraction de 15kV, lÕmittance des faisceaux dÕions obtenus avec la sourceMONO 1000 est dÕenviron 30p mm mmrad pour un diamètre du trou d’extraction de l’électrode plasmade 7mm. La figure d’émittance respecte la symétrie cylindrique de la structure magnétique.* J-Y. Pacquet, R Leroy, US Patent N°.6.194.836 (février 2001)RESULTATSTableau de résultats obtenus avec MONO1001 (les chiffres concernant les efficacités sont approximatifs).ion 1+ intensité sur cf µA (corr du T)% efficacité pour le1+ et (totale)productionH 400 30 (60) gaz H23He 1700 20 gaz 3He4He 1500 20 gaz 4HeF 100 15 gaz SF6Ne 700 90 gaz NeS 120 40 (90) gaz SO2 ou SF6Ar 500 90 gaz ArCa 6 1 four CaCr 2 0.16 four CrFe 25 ---- gaz ferroceneKr 120 90 gaz KrXe ---- 60 (90) gaz XeEr 0.013 (0.180) 0.2.(0.4) four ErPb 1.2 (6) 0.1 (0.15) four PbC60 0.023 (0.500) 0.2 four C60Faisceau d’ions obtenu à partir de fullerene ( C60 )Pour cette expérience, le carbone est chauffé à environ 460°C à l’aide d’un micro four disposé àproximité du plasma. La rigidité magnétique de la ligne de transport du faisceau contraint à réduire latension d’extraction de la source à 700V, ce qui amène l’efficacité de transport à environ 4%Soufre et efficacité d’ionisation du soufreLes résultats figurants dans les tableaux ci-après ont été obtenus à partir de l’injection de gaz SO2 et degaz SF6. L’efficacité d’ionisation totale sur le soufre (soufre + molécules) est de 95%.0100200300400500600700800640 660 680 700 720 740Intensité de C601+ sortie sourcenAtemperature du microfour (°K) Spectre d’ions obtenu avec la molécule SO2Ions moléculaires SFi+ Des faisceaux d’ions moléculaires ont été obtenus à partir de l’injection du gaz SF6. Pourproduire des composés de type SFi+ la puissance de l’onde Hyperfréquence nécessaire st dequelques watts.0.31 1.33.5200.4570.1702468101214161820µAF+ S+ SF+ SF2+ SF3+ SF4+ SF5+ SF6+12159968020406080100120140µAS+ S2+ (SO)+ (S2)2+et(SO2)+Avec ces résultats, une première observation que nous pouvons faire est la faible efficacité sur lescondensables Ca, Cr, Er, Pb et C60. Ce fait s'explique par une densité lectronique faible due à lafréquence de l'onde injectée (2.45ghz) et donc une probabilité d'ionisation limitée. L'efficacité en Calégèrement supérieure aux autres est certainement due à la position du four disposé axialement pour cetest, la longueur de plasma traversée est alors trois fois plus importante.Une deuxième observation nous fait apparaître une bonne efficacité sur le souffre. L'explication setrouve peut être dans le fait que pour arriver au S+ les étapes successives sont, soit à l'état gaz, soit ion.Ceci laisse penser qu'une particule ionisée ne repasse plus par l'état de neutre, en effet si tel était le cas,nous devrions avoir des efficacités comparables à celle citées précédemment c.à.d. de quelques pourmille.L'efficacité d'ionisation relativement faible sur l'hélium est probablement due à son énergied'ionisation qui est trop élevée pour ce type de source. Pour les autres gaz, d'une part, la populationélectronique concernée (énergie plus faible) est plus importante et d'autre part, la faible conductance entrela chambre à plasma et le système de pompage (diamètre 6mm) permet un temps de présence dans lachambre à plasma suffisamment grand pour obtenir une grande probabilité d'ionisation.H+  Phf: 150W   gaz H2                                                                                                                            3He+4HeNe+S+   gaz SO2ArgonCa  (micro-four)Cr  (Phf: 5W)                                                                                                                            Cr  (Phf: 65W)Fer   gaz: ferroceneKrXeEr                                                                                                                            Pb                                                                                                                            C60  + O2C60  +  NeEmittance d'un faisceau d'helium                                                                                                                            Mesure de la densité de neutre H* et He* au travers d'un hublot disposé latéralement(*) (voir photos)* O. Tuske, L. Maunoury, J-Y. Pacquet, GANIL R0206Profil and  Radial Density00.20.40.60.811.20 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Position (mm)Normalised IntensityH  656,2 nm  (12.1e V)C alc ulated  Profil eH  656,2n m (12,1eV)n egD en si tyProfil and Rad ial Density00.20.40.60.811.20 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Position (mm)Normalised IntensityH e 47 1,3  nm  (23 ,58 e VCa lcula ted Pro f ileH e 47 1,3 nm  (2 4,5 8eV )negD ens ityE l e c t r o d e   p l a s m a                                                                                                      M i c r o - f o u r   e t   c o n t a i n e r                                                                                                     P h o t o s   d u   p l a s m a   d a n s   l a   c h a m b r e                                                                                                                                                                                                                                        S a s   d' i n t r o d u c t i o n   p o u r   l e   m i c r o - f o u r                                                                                                     I n j e c t i o n   H F  ( t r a n s i t i o n   c o a x i a l e / g u i d e  d' o n d e )                                                                                                     

MONO 1001

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