Experimental study and simulation of the extraction conditions of a multicharged ion beam from an electron cyclotron resonance source
Étude expérimentale et simulation des conditions d'extraction d'un faisceau d'ions multichargés d'une source à résonance cyclotronique électronique
Résumé
This thesis concerns the beam extraction studies of ECR Ion Sources for the SPIRAL project at GANIL (France). The optical properties (i.e. the emittances) of the radioactive ion beam production source is a crucial point in this project. We performed emittance measurements with a very high transport efficiency and developed a computer code for simulating the extraction and transport conditions. This simulation takes into account all the parameters acting on the extraction process: the characteristics of the ions and electrons emitted by the plasma, their space and energy distributions, the space charge, the magnetic filed of the source and the accelerating electric field. We explained the evolution of the emittances for two different types of ECR Ion Source. The simulation-experiment comparison showed us that the magnetic field and the intrinsic energy of the ions seem to be the most important parameters for explaining the overall emittance behaviour of the ECRIS. We precise their values and comment them.
Cette thèse entre dans le cadre du projet SPIRAL (Système de Production d'Ions Radioactifs Accélérés en Ligne) au GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) à Caen. Ce projet, utilisant une source d'ions de type ECR, impose que le faisceau extrait ait de très bonnes qualités optiques. L'étude des conditions d'extraction du faisceau et de formation des émittances s'impose alors. L'approche est faite par l'expérience et la simulation. Dans un premier temps, des mesures d'émittances de faisceaux ont été effectuées avec une efficacité de transport maximale. Ensuite, un programme informatique, simulant les conditions d'extraction et de transport d'un faisceau de source ECR, a été développé puis testé. Il tient compte de tous les paramètres mis en jeu dans le processus d'extraction: la nature des ions et des électrons issus du plasma, leurs distributions spatiale et énergétique, la charge d'espace, le champ magnétique de fuite de la source et le champ électrique extracteur. Il est alors devenu possible de rendre compte de l'évolution des émittances de deux types de sources ECR différentes. La comparaison simulation-expérience a aussi permis de dégager les paramètres principaux influençant les émittances. Ainsi, le champ magnétique et l'énergie intrinsèque des ions jouent des rôles primordiaux dont les importances relatives sont précisées et commentées dans ce manuscrit.
Loading...