Develοpment οf an innοvative ΙSΟL system fοr the prοductiοn οf shοrt-lived neutrοn-deficient iοns
Développement d'un système ISOL innovant pour la production d'ions déficitaires en neutrons de courte durée.
Résumé
In the frame of GANIL/SPIRAL-1 facility, an innovative target ion source system (TISS) has been designed in
order to produce new competitive radioactive ion beams, and to determine to which extent it is possible to
improve the production performances by optimizing a target ion source system dedicated to the production
of a specific radioactive ion beam.
The short-lived alkali isotope of $^{74}$Rb ($\tau$1/2 = 64.8 ms) has been chosen as a challenging case study.
By studying and improving the processes involved in the TISS designed, i.e. in-target production by fusionevaporation,
implantation in and release out of graphite, effusion, and ionization, an atom-to-ion
transformation efficiency of 75% was predicted, leading to an ion rate of the order of $10^4$ pps at the exit of
the TISS.
The estimated performances would allow the GANIL / SPIRAL1 installation to deliver beams of $^{74}$Rb and $^{114}$Cs
with competitive intensities never reached in other installations.
The production device was developed based on my work, to cope with physics objectives and with the
conditions of the SPIRAL1 operation. Efficiency, reliability and thus simplicity were essential. The system
meets these requirements.
The instrumentation needed for tests existed or have been specifically designed. The TISS has been built,
assembled and partly tested.
In parallel, issues have been addressed to answer related questions about sticking times, resistivity, and
emissivity, to get inputs for the design of the TISS.
Expected results with alkali isotopes encouraged us to apply the same principle to the production of neutrondeficient
short-lived isotopes of noble gases and eventually to metals.
Dans le cadre de l'installation GANIL / SPIRAL-1, un système innovant de source d'ions cible (TISS) a été conçu
pour produire des nouveaux faisceaux d'ions radioactifs compétitifs et déterminer dans quelle mesure il est
possible d'améliorer les performances de production par l’optimisation de l’ensemble cible-source (ECS)
d’ions dédié à la production d'un faisceau d'ions radioactifs spécifique.
L'isotope d'alcalin de courte durée de $^{74}$Rb ($\tau$1/2 = 64.8 ms) a été choisi comme cas d’école.
En étudiant et en améliorant l’efficacité des processus impliqués dans le fonctionnement de l’ECS, i.e.
production dans la cible par réaction fusion-évaporation, implantation dans- et sortie du graphite, effusion et
ionisation, une efficacité de transformation atome-ion de 75% est attendue, menant à un taux d'ions de
l'ordre de $10^4$ pps à la sortie de l’ECS.
Les performances estimées permettraient à l'installation GANIL / SPIRAL1 de délivrer des faisceaux de $^{74}$Rb et
$^{114}$Cs avec des intensités compétitives, jamais atteintes dans d'autres installations.
Le dispositif de production a été développé sur la base de mon travail, pour répondre aux objectifs de
physique et aux conditions d'opération de SPIRAL1. L'efficacité, la fiabilité et donc la simplicité étaient
essentielles. Le système répond à ces exigences.
L'instrumentation nécessaire pour les tests existait ou a été spécialement conçue. L’ECS a été construit,
assemblé et partiellement testé.
En parallèle, des questions ont été abordées pour répondre à des besoins connexes sur les temps de collage,
la résistivité et l'émissivité, afin d'obtenir des informations pour la conception de l’ECS.
Les résultats attendus avec les isotopes d’alcalins nous encouragent à appliquer le même principe à la
production d’isotopes déficients en neutrons de courte durée de gaz nobles et éventuellement de métaux.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)