Une nouvelle source dions lgers au CEASaclay ALISES

Une nouvelle source d’ions légers au CEA/Saclay ALISES Advanced Light Ions Source Extraction System ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 1

Introduction Générateur HF HF Adap 2. 45 GHz Isolant Bobines magnétiques Couronnes d’aimants permanents Régime pulsée ou CW Introduction La haute tension H 2 La LBE La chambre plasma Système d’extraction Guide d’onde 2, 45 GHz Simulations plasma Haute Tension ± 100 k. V ECR: Electron cyclotron resonance ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 2

Introduction SILHI 5 électrodes d’extraction Solénoïdes Introduction La haute tension La LBE Tube accélérateur La chambre plasma Simulations plasma RF ≈400 W à 1200 W ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu Émittance : Intensité : Proportion H+ : Proportion H 2+ : Proportion H 3+ : Énergie Fiabilité : Reproductibilité : NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 0, 16 π. mm. mrad 120 m. A 82 % 15 % 3 % 95 ke. V 99, 8% de fonctionnement pendant 162 h ± 0, 2 m. A pendant 162 h 3

I : La Haute Tension SILHI Haute Tension Électrode Intermédiaire Masse Introduction Potentiel négatif La haute tension Isolant La LBE La chambre plasma Simulations plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 4

I : La Haute Tension ALISES Pompage Haute Tension Électrode Intermédiaire Chambre plasma Masse Introduction Potentiel négatif La haute tension Isolant La LBE La chambre plasma Electrodes d’extraction Simulations plasma Guide d’onde Tube accélérateur Solénoïde Le solénoïde est placé en aval de l’extraction ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 5

I : La Haute Tension ALISES Solénoïde LBE 1 HT Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Bâti Le bâti source est désormais à la masse ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 6

II : La Ligne Basse Energie (LBE) SILHI 450 mm Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Réduction de la LBE -300 mm Simulations plasma ALISES Taille du faisceau ÷ 2 150 mm Augmentation de l’intensité ou Diminution de l’émitance ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 7

II : La Ligne Basse Energie (LBE) Est-il possible d’avoir longueur drift = 0 mm ? Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 8

II : La Ligne Basse Energie (LBE) Bénéfice de longueur drift = 0 mm ? Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma 109 m. A de H+ ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 9

III : La chambre plasma SILHI Chambre plasma : cylindrique Ø 90 mm L 100 mm Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Aspect mécanique : Réduction du système magnétique ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 10

III : La chambre plasma ALISES Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Piston + cylindre Simulations plasma Longueur variable de 10 mm à 120 mm Diamètre variable de 0 mm à 90 mm ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 11

III : La chambre plasma BETSI : Banc de Tests et d’Etudes de Sources d’Ions Source ECR analyseur de gaz résiduel Solénoïde LBE P 2 Dipôle électromagnétique Introduction P 1 La haute tension La LBE La chambre plasma Mesure réflectométrie 50 k. V Monochromateur camera CCD cage de Faraday amovible Simulations plasma cage de Faraday Mesure de réflectométrie RF sur le plasma → Densité électronique (en cours de tests) Mesure de spectre lumineux visible (Balmer Hα et Hβ) → Energie électrons ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 12

IV : Simulations plasmas Particle pusher SOLMAXP Code 3 D –PIC Résolu en temps Introduction La haute tension La LBE Weighting of the force EM Fields computation (FDTD) La chambre plasma Simulations plasma t Collision management (Monte Carlo) Weighting of currents and charges in the grid Compréhension du plasma ECR Augmentation de la densité du faisceau Diminution de l’émitance ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 13

IV : Simulations plasmas Densité de protons (longueur) La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Densité relative de protons Introduction Longueur minimum = 50 mm Longueur (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 14

IV : Simulations plasmas Densité de protons (rayon) Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Densité relative de protons R Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 15

IV : Simulations plasmas Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma r Densité relative de protons Densité de protons (rayon) Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 16

IV : Simulations plasmas Introduction La haute tension La LBE La chambre plasma Simulations plasma Densité relative de protons Densité de protons (rayon) Résonances en cours d’études… Rayon (mm) ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 17

Conclusion Disparition de la plateforme haute tension à 50 k. V Réduction du drift entre la source et le solénoïde LBE de 300 mm. Permet de débuter une étude expérimentale et théorique (SOLMAXP) du plasma ROSCOFF 05 Octobre 2011 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – sebastien. nyckees@cea. fr 18

Étude du plasma ECR CHARGE ~ 400 W MAGNETRON CIRCULATEUR 1 W CHARGE CIRCULATEUR ADAPTATEUR COUPLEUR PLASMA CHARGE CIRCULATEUR AMPLI ANALYSEUR DE RESEAU (VNA) 10/15/2021 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – Réunion LEDA « Juillet 2011 » 19

Gain d’émittance 4 D 3, 5 Emittance 4 D (π. mm. mrad. norm) 3 2, 5 Emittance 4 D SHORT_LBE_NO_B SHORT_LBE LONG_LBE_NO_B 2 1, 5 1 0, 5 0 0, 00 0, 20 0, 40 0, 60 0, 80 1, 00 1, 20 1, 40 1, 60 1, 80 Z (m) • Pas de gain d’émittance avant le 1 er solénoïde LBE • Réduction de la LBE = Réduction de l’émitance • Champ B source = Pas d’effet 10/15/2021 CEA DSM Irfu NYCKEES Sébastien – Réunion LEDA « Juillet 2011 » 20