MONO 1000 : Source d'ions monochargés

La source d’ions mono chargés MONO1000 développée au GANIL est de type ECR ; elle fonctionne à une fréquence de 2.45 GHz. Elle permet de produire des faisceaux intenses d’ions simplement chargés et des ions multichargés mais avec une intensité plus faible. Par exemple, pour une tension d’extraction d’environ 18 kV, les courants obtenus, pour une puissance HF de 150W maximum, sont de 1.5 mA d’ions He⁺, 0.7 mA de Ne⁺, 0.5 mA de Ar⁺, 0.4 mA de H⁺ [1]. Avec l’utilisation d’un four, des espèces atomiques non présentes sous forme de gaz peuvent être évaporées. Ainsi cette source a été utilisée pour produire des faisceaux de plusieurs centaines de nA de C60⁺  ainsi que des ions multichargés de fullerène C60^q+.
Cette source sera portée à un potentiel variable allant de quelques volts à 20 kV. Elle sera donc placée dans une cage grillagée faisant à la fois office de cage de Faraday et de protection des personnes. Elle sera isolée du reste de la ligne de faisceau par une alumine. La fréquence HF sera produite par un émetteur 2,45 GHz (monté sur rack 19 pouces et fourni par la société SAIREM) de puissance variable jusqu’à 300 W. La source et l’émetteur utilisent des câbles coaxiaux assurant la flexibilité de l’installation. Afin d’isoler l’émetteur du potentiel auquel est portée la  source, une nouvelle transition coaxiale - guide d’onde à la masse et guide d’onde – coaxiale à la haute tension sera développée.
L’optique d’extraction simple gap (électrodes et lentille einzel) est placée dans une enceinte (double croix CF100) pompée par une pompe turbomoléculaire (500 l/s) qui assure aussi le pompage de la source.
Dans une première phase, une partie des faisceaux souhaités (ceux à partir de gaz rares et N₂ O₂ ) pourront être fournis sans avoir recour à un filtre en masse sous réserve que la puissance HF utilisée soit suffisante pour casser les molécules diatomiques.
Dans une deuxième phase et afin d’étendre la palette des faisceaux produits, un filtre en vitesse type filtre de Wien sera placé après l’optique d’extraction. Le système fourni par la société Colutron permet de filtrer des ions avec une énergie cinétique comprise entre 10 eV et 10 keV avec une résolution (M/DM) de 400. Une cage de Faraday placée après le filtre de Wien permettra de caractériser le faisceau.
Afin de produire des faisceaux de neutres rapides, le faisceau d’ions monochargés peut être neutralisé par échange de charge dans une cellule remplie de gaz.
Grâce aux fortes intensités de faisceau extraites de la source, un système de décélération peut être ajouté pour obtenir des faisceaux dans une large gamme d’énergie allant des ions hyperthermiques à ceux de plusieurs dizaines de keV.

[1] J.Y. Pacquet et al., Mono1001, Rapport GANIL, R 02 07 (2002)