Source de particules neutres H01 à grande énergie et forte intensité

On rend compte de travaux théoriques et expérimentaux relatifs, d'une part à l'étude des réactions d'échange de charge se produisant lors du passage d'un faisceau d'ions rapides dans une cible gazeuse de faible épaisseur, d'autre part à la réalisation d'un faisceau d'atomes neutres H01 énergétiques (25 à 40 keV). — Après rappel des interactions qui se produisent entre un faisceau et une cible gazeuse de faible épaisseur, on étudie les équations d'évolution des densités n01 et n10 des protons et des particules neutres formées en fonction de l'épaisseur de la cible. Puis on donne la description d'une source de particules H01 de 25 à 40 keV d'énergie et dont l'intensité équivalente (c'est-à-dire l'intensité du courant qui serait transporté par ces particules si elles étaient une fois ionisées) est de l'ordre d'une vingtaine de mA. Cette source comprend essentiellement : 1. Un canon à ions du type duoplasmatron associé à une optique de focalisation magnétique fournissant en régime pulsé, pour un courant de l'ordre de 40 A et une tension d'accélération de 50 kV, un faisceau bien localisé de protons d'environ 100 mA d'intensité. 2. Une chambre d'échanges de charges qui délimite la zone d'interaction du faisceau de protons incidents avec le gaz cible (vapeur d'eau). 3. De part et d'autre de cette chambre qui est centrée sur l'axe du faisceau incident sont disposés deux pièges cryogéniques servant à éliminer la vapeur d'eau sortant des orifices O1 et O2 percés dans la chambre d'échanges de charges qui permettent le passage des faisceaux incidents (protons) et émergeants (protons + neutres). La vitesse de pompage de ces pièges, dont la surface de condensation atteint 1 000 cm2 est, pour la vapeur d'eau et mesurée à 10-5 torr, de l'ordre de 10 0001/s. Compte tenu des diamètres des orifices O1 et O2, et de la valeur de la pression au sein de la chambre (10^-2 torr), la pression partielle de la vapeur d'eau n'excède pas quelques 10^-6 torr au niveau de sortie des pièges. 4. Un dispositif de déflexion électrostatique, grâce auquel on peut extraire, du faisceau de particules neutres sortant de la chambre de collisions, les ions qui n'ont pas interagi avec les molécules de vapeur d'eau. Ces ions tombent sur l'une des plaques déflectrices réunie à la masse à travers une résistance de mesure permettant une détermination très approximative (à cause de l'émission secondaire) du courant collecté. 5. Un détecteur de particules neutres, constitué par une plaque collectrice mince, parfaitement isolée thermiquement et électriquement, précédée de diaphragmes de définition et de polarisation destinés au piègeage des électrons secondaires et au contact de laquelle est placée la soudure chaude d'un thermocouple grâce auquel on peut, au prix d'un étalonnage préalable, mesurer la puissance cédée à l'électrode collectrice par le faisceau de neutres, et donc l'intensité équivalente transportée par celui-ci. 6. Enfin, un groupe de pompage classique, au moyen duquel on assure simultanément le pompage de la zone d'extraction, côté source d'ions, et le reste de l'installation. Pour terminer sont présentés un certain nombre de résultats expérimentaux obtenus avec ce dispositif