Precision mass measurements of neutron-rich rare isotopes approaching the r-process path with the Canadian Penning Trap mass spectrometer

The masses of 15 neutron-rich nuclei were measured using the Canadian Penning Trap mass spectrometer (CPT) located at the Californium Rare Isotope Breeder Upgrade (CARIBU) facility at Argonne National Laboratory to an average mass precision of $\delta m/m \approx 10^{-7}$. This includes masses of five previously unmeasured ground-state nuclei and one of a newly resolved isomer. Generally good agreement is reached when comparing the data set in this thesis with previously established mass measurements. CARIBU provides neutron-rich radioactive beams in the vicinity of A=105 and A=140, originating from the spontaneous fission of 252Cf. In this thesis, isotopes with fission branches as low as 3.3E-4 products per 100 decays (150Ba) and half-lifes as low as 222 ms (142I) have been reached. \\ This thesis provides a thorough discussion of the precision mass measurement process, from ion production at CARIBU, to detection at the CPT where a time-of-flight-ion cyclotron resonance (ToF-ICR) technique is employed to determine the cyclotron frequencies of trapped ion species. Limitations of the measurement technique with respect to the current CPT system at CARIBU are discussed, and a new phase-imaging-ion cyclotron resonance (PI-ICR) procedure is introduced.Les masses de 15 isotopes riches en neutrons ont été mesurées à une précision de $\delta m/m \approx 10^{-7}$ avec le “Canadian Penning Trap mass spectrometer” (CPT) qui est en opération à la source de faisceaux radioactifs “Californium Rare Isotope Breeder Upgrade” (CARIBU) située au laboratoire national d'Argonne près de Chicago. Ces mesures incluent cinq isotopes dont les masses n'avaient jamais été mesurées jusqu'a maintenant ainsi que la masse d'un nouvel isomère. Ces nouvelles données sont en bon accord général avec les mesures disponibles auparavant. CARIBU délivre des faisceaux radioactifs d'isotopes riches en neutrons des régions A=105 et A=140 produits par la fission du 252Cf. Dans cette thèse, des isotopes avec des embranchements de fission aussi faible que 3.3E-4 par 100 fissions (150Ba) et des demi-vies aussi courte que 222 ms (142I) ont pu être mesurés. Cette thèse présente une discussion détaillée du processus de mesure de masse, de la production à CARIBU jusqu'à la detection à la CPT avec la technique de mesure de résonance cyclotron par temps de vol (ToF-ICR) employée pour déterminer la masse des ions capturés dans le piège à ion. Les limitations du systeme de mesure présentement en opération à la CPT sont aussi discutées et une nouvelle méthode basée sur la mesure de phase du mouvement cyclotron (PI-ICR) est introduite