Institut des
NanoSciences de Paris
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Agrégats et Surfaces sous excitations intenses

La source SIMPA : présentation technique

En commun avec l’équipe « Métrologie des systèmes simples et tests fondamentaux de Paul Indelicato du Laboratoire Kastler-Brossel, nous disposons d’une source d’ions multichargés à résonance électronique cyclotronique (ECRIS) de type SuperNanogan développé par la société Pantechnik. Installée dans les locaux de l’accélérateur de Jussieu, cette source d’ions multichargés est montée sur une plateforme de 30kV installée dans une cage de Faraday.

Cage de Faraday protégeant de la haute tension le corps de la source ECR

Des aimants permanents (pièces en bleu sur les photos ci-dessous), présents tout autour de la chambre plasma suivant une disposition hexapolaire, permettent un confinement axial et radial du plasma suivant le principe de la bouteille magnétique.

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Chambre plasma de la source ECR vue de l’avant – photo de gauche (électrode d’extraction) et de l’arrière – photo de droite (cube d’injection). © INSP. Asur

L’entrée des micro-ondes générées par un klystron fonctionnant à 14 GHz (type GXP 20 KP) et conduites par un guide d’onde rectangulaire a été modifiée au niveau du cube d’injection en cuivre afin de pouvoir observer le plasma au cœur de la source (via l’émission de rayonnement X) et d’optimiser le réglage de celle-ci ; en particulier, nous avons pu fonctionner à des puissances de 900W, supérieures aux spécifications du constructeur, permettant ainsi une amélioration des performances. Les micro-ondes, tout comme le gaz porteur, sont guidées au niveau de l’électrode de polarisation (mise à une haute tension) jusqu’à la chambre plasma.

JPEG L’électrode d’extraction, située en sortie de la source et mise à la masse, arrache de la chambre plasma les ions et leur communique une énergie de l’ordre de la dizaine de qkeV. A plus long terme, nous envisageons la construction d’un décélérateur d’ions sur la ligne de faisceau afin de ralentir ces ions à quelques eV par charge.
Deuxième électrode d’extraction à la sortie de la chambre plasma. © INSP. Asur
Après la sortie du corps de la source proprement dite, un quadripôle de masse (QMS de chez Pfeiffer) analyse précisément les pressions partielles du gaz résiduel afin de contrôler, en particulier, la stabilité de fonctionnement de la source.