Contributions à l'étude de la production de faisceaux d'ions radioactifs par la méthode ISOL

Stéphane Gibouin

Abstract : This thesis is related to the R&D program for the production of radioactive ion beams by the ISOL method at GANIL in Caen. This work concerns several different techniques based on the ISOL method. The first one is the production of radioactive ion beams with a SPIRAL target-source system (target + ECR source). The production rates of radioactive neon beams were determined on the SIRa test bench and previsions for SPIRAL were established. The feasibility of the production of radioactive condensable element beams with such target-source system, with using a transport under a volatile molecular form between the target and the source, was experimentally proven by the production of radioactive oxygen beams via the CO molecule. The second technique is the production of radioactive alkaline beams with the target-source system MONOLITHE (target + hot cavity source). The production efficiencies of lithium and sodium radioactive beams were determined. A new methodology, the « global method », has been developed as part of this thesis, for deducing diffusion, effusion and ionisation properties of these two elements with this ensemble. It is shown that the evolution of diffusion properties between different alkali elements is similar to noble gases. The third one is the IGISOL technique (target + ion guide). The MI-GI-CHEMIN code was created for simulating the movement of ions in an ion guide filled with helium and a given concentration of impurities, including electric and magnetic fields. A first IGISOL prototype is in realisation at GANIL.

Résumé : Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la R&D pour la production de faisceaux d'ions radioactifs par la méthode ISOL au GANIL à Caen. Ce travail de thèse a porté sur plusieurs techniques différentes basées sur la méthode ISOL. La première est la production de faisceaux d'ions radioactifs à partir d'un ensemble cible-source de SPIRAL (cible + source ECR). Les taux de production des faisceaux de néon radioactif ont été déterminés sur le banc de tests SIRa et les prévisions pour SPIRAL ont été établies. La faisabilité de la production de faisceaux d'éléments radioactifs condensables à partir d'un tel ensemble cible-source, en utilisant un transport sous une forme moléculaire volatile entre la cible et la source, a été démontré expérimentalement en produisant des faisceaux d'oxygène radioactif via la molécule CO. La deuxième technique est la production de faisceaux d'alcalins radioactifs à partir de l'ensemble cible source MONILITHE (cible + source à cavité chaude). Les efficacités de production des faisceaux de lithium et de sodium radioactifs ont été déterminées. Une nouvelle méthodologie, la « méthode globale », a été développée dans le cadre de cette thèse, afin de déduire les propriétés de diffusion, d'effusion et d'ionisation de ces deux éléments à partir de cet ensemble. Elle a montré que l'évolution des propriétés de diffusion entre les différents alcalins a un comportement similaire à celle entre les différents gaz rares. La troisième est la technique IGISOL (cible + guide d'ions). Le code MI-GI-CHEMIN a été conçu afin de reproduire le mouvement des ions dans un guide d'ions, rempli d'hélium et d'une concentration donnée d'impuretés, incluant des champs électriques et magnétiques. Un premier prototype IGISOL est en cours de réalisation au GANIL.

Contribution to the study of radioactive ion beam production by the ISOL method

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