Les sources d`ions à excitation électrique de haute fréquence

Les sources d’ions `a excitation ´electrique de haute
fr´equence
Daniel Blanc, Andr´e Degeilh
To cite this version:
Daniel Blanc, Andr´e Degeilh. Les sources d’ions `a excitation ´electrique de haute fr´equence.
J. Phys. Radium, 1961, 22 (4), pp.230-246. <10.1051/jphysrad:01961002204023000>.<jpa-
00236440>
HAL Id: jpa-00236440
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00236440
Submitted on 1 Jan 1961
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destin´ee au d´epˆot et `a la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publi´es ou non,
´emanant des ´etablissements d’enseignement et de
recherche fran¸cais ou ´etrangers, des laboratoires
publics ou priv´es.

230.
EXPOSÉ
ET
MISE
AU
POINT
BIBLIOGRAPHIQUE
LES
SOURCES
D’IONS
A EXCITATION
ÉLECTRIQUE
DE
HAUTE
FRÉQUENCE
Par
DANIEL
BLANC
et
ANDRÉ
DEGEILH,
Service
de
Spectroscopie
de
Masses,
Laboratoire
d’Optique
Électronique
du
C.
N.
R.
S.,
Toulouse.
Résumé.
2014
Les
sources
à
excitation
électrique
de haute
fréquence
(ou
sources
H.
F.),
délivrent
des courants
intenses
d’ions
positifs ;
elles
sont couramment
employées
dans les
accélérateurs
de
particules,
les
microscopes
ioniques,
les
appareils
thermonucléaires.
Elles
produisent
des
ions
presque
monocinétiques
et
sont donc intéressantes
pour
la
spectroscopie
de masses.
Les
publications
qui
les
concernent,
assez
nombreuses,
appartiennent
à
des
domaines
très
divers,
et les
données
relatives
à
ces
sources
s’insèrent souvent
dans
une étude
à
caractère
plus
général.
Il
nous
a
paru
utile
d’effectuer
une
synthèse
de
cet ensemble assez
disparate,
afin d’établir
les
conditions
pra-
tiques
d’emploi
de ces sources.
Après
avoir
décrit les modèles usuels
de sources
H.
F.,
nous
procédons
à
leur
classement
selon
le mécanisme
de la
décharge
(annulaire,
linéaire,
avec
ou sans
un
champ magnétique
auxiliaire).
Le
problème
de l’extraction
des
ions
est ensuite
abordé ;
nous
passons
en
revue les
principaux
systèmes
d’extraction,
ainsi
que
les
paramètres qui
conditionnent
l’intensité
du
faisceau extrait.
Nous
indiquons
enfin
quelle
est
la
valeur
de
l’énergie
moyenne
des
ions
et
la
dispersion
autour
de
cette valeur
moyenne.
Abstract.
2014
Sources
excited
by
high
frequency
oscillators
(or
H. F.
sources) give high
currents
of
positive
ions,
they are
of
current
use
in
particle
accelerators,
ion
microscopes,
thermonuclear
apparatus.
Producing
nearly
monoenergetic
ions,
they
are
of
value
for
mass
spectroscopy.
The
papers
about
them,
rather
numerous,
are related
to
very
different
matters,
so
that the
data
on
these sources
are
found often
in
a
more
general study.
We have
considered
that a
synthesis
of
this
rather
varied
material
would
be
useful,
in
order
to
state
the
conditions of
practical
use
of
the sources.
After
describing
the
usual
models
of H. F.
sources,
we class
them
according
to
the
mechanism
of
the
discharge
(annular,
linear, with
or
without addition
of
a
constant
magnetic
field).
Then,
we
describe
the
problem
of
the
extraction
of
ions ;
we
describe the
principal
extraction
systems,
and we review
the
various
parameters
influencing
the
intensity
of
the extracted
stream.
Finally,
we
give
the
average
ion
energy,
and the
dispersion
around
this
average
value.
LE
JOURNAL
DE
PHYSIQUE
ET
LE RADIUM
TOME
22,
AVRIL
1961,
INTRODUCTION
Cockroft
et’Walton
ont construit le
premier
accélé-
rateur
de
protons
en
1932.
Depuis
lors,
les
sources
d’ions
(protons,
deutons,
hélions,
etc...)
sont les auxi-
liaires
indispensables
de toutes les
machines
accélé-
ratrices,
quels
que
soient leur
importance
et
le
prin-
cipe
de leur
fonctionnement.
L’arsenal des sources
utilisables
est
important :
tubes à
rayons
canaux
(décharge
sous
pression
élevée),
sources
à arc
(basse
pression
ou
capillaire),
systèmes
magnétiques
à
cathode
chaude
ou à
cathode
froide,
sources
à électrons
oscillants,
sources
à
émission
secondaire,
etc... Dans
les
meilleures
conditions,
de
telles sources fournissent
des
faisceaux
d’ions
positifs
dont
l’intensité ne
dépasse
pas
quelques
centaines
de
microampères.
Or,
de
nombreuses
recherches
nécessitent
l’emploi
de
faisceaux
ioniques
très
denses
et très
stables.
Citons,
par exemple,
les études
des
interactions
nucléaires
des
particules
chargées,
la
production
de
neutrons
rapides,
l’injection
d’un faisceau
dans
un
accélérateur de
grande
puissance,
la
création
de
plasmas
dans
les
appa-
reils
thermonucléaires,
etc... Les sources à
excitation
électrique
de
haute
fréquence,
que
nous
désignerons
par
«
sources
H. F.
»
dans
ce
qui
suit,
constituent la
meilleure
solution
actuelle :
elles
produisent
un
cou-
rant
ionique
très
intense
par
une
consommation de
gaz
réduite,
le
pourcentage
des ions
monoatomiques
est
très
élevé,
et ces ions sont
presque
mono-cinétiques ;
très
robustes,
stables
et
d’un
emploi facile,
elles
ne
nécessitent
pas
un
apport
d’énergie
élevé.
Pour
que
ces
qualités
apparaissent
nettement,
les
sources H. F.
doivent être
placées
dans
des
conditions
de fonctionnement
bien
définies
et
vérifiées avec
beau-
coup
de
soin,
ce
qui
explique
pourquoi
les
utilisateurs
ne
tirent
pas
toujours
le
maximum des
sources
qu’ils
emploient.
Nous
croyons
utile
de
grouper
dans
cette
mise
au
point
les conditions usuelles
d’emploi
(voir
le
tableau
1).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01961002204023000

231
TABLEAU
1

232
TABLEAU
1
(suite)

233
TABLEAU
I
(suite)
I.
MODÈLES
DIVERS DE
SOURCES
H.
F.
Les
premières
réalisations.
-
Getting [Ge-1]
a
été
le
premier
à utiliser une
décharge
continue,
obtenue
dans un
gaz
par
une
excitation
électrique
de
haute
fréquence
[12,8 méga-hertz
(MHz),
100
watts],
pour
en
extraire
un
faisceau
d’ions
positifs ;
un
tube de
verre,
de forme
torique,
contenait
le
gaz ;
il
était
entouré
par
une
bobine,
traversée
par
le courant H.
F.
Les
résultats furent
peu
encourageants :
l’extraction
des
ions,
faite
par
diffusion,
conduisait
à une intensité
ionique
très
faible
(130 microampères)
pour
un
débit
de
gaz
important.