Développement d'un refroidisseur-regroupeur quadripolaire radiofréquence pour PIPERADE et mesure de la demi-vie de 17F

Developpement of a radio-frequency quadrupole cooler and buncher for PIPERADE and half-life measurement of 17F

• Auteur / Autrice : Hugo Guerin
• Direction : Stéphane Grévy, Mathias Gerbaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, plasmas, nucléaire
• Date : Soutenance le 11/12/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études nucléaires Bordeaux Gradignan
• Jury : Président / Présidente : Fazia Hannachi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Iolanda Matea
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Fléchard, David Lunney

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux d'ions radioactifs

Décroissance radioactive

Refroidisseurs-regroupeurs

Ions piégés

Spectrométrie de résonance cyclotronique ionique

Mots clés libres

PIPERADE

Mise en paquet

Émittance

Piège de Paul

Piège de Penning

Purification

SPIRAL2

DESIR

GPIB

Simulation

SIMION

Demi-vie

17F

Décroissance beta miroir

PIPERADE

Bunching

Emittance

Paul trap

Penning trap

Purification

SPIRAL2

DESIR

GPIB

Simulation

SIMION

Half-life

17F

Mirror beta decay

Résumé

La future installation SPIRAL2 du GANIL, à Caen, permettra de produire une gamme étendue de noyaux exotiques avec des intensités très importantes. Cependant, ces faisceaux ne pourront pas être directement utilisés pour réaliser certaines études de haute précision et devront d'abord être purifiés. C'est pour réaliser ce travail que des équipes du CENBG, du MPIK (Heidelberg), du CSNSM, du LPC Caen, du GANIL et de l'IPNO développent un double-piège de Penning dans le cadre du projet PIPERADE. Ce double-piège nécessitant un travail de mise en forme préalable du faisceau (diminution de l'émittance transverse et mise en paquet), le CENBG est en charge de la réalisation d'un refroidisseur-regroupeur quadripolaire radiofréquence : le GPIB. C'est ce développement qui a constitué la majeure partie de mon travail de thèse, notamment en ce qui concerne les simulations de ce refroidisseur-regroupeur dont les résultats ont permis de trouver une méthode innovante pour la mise en paquet et de valider sa conception mécanique. Nous disposons également d'une source d'ions afin de pouvoir tester le GPIB et le double-piège et il m'a fallu la remonter, la comprendre et la caractériser pour que ces tests soient ensuite possibles. Dans un second temps j'ai aussi participer à l'analyse de l'expérience E622S menée au GANIL et qui avait pour but de déterminer précisément la demi-vie de 17F. Ce travail n'a pas permis d'améliorer la précision sur la demi-vie de 17F mais nous avons cependant quelques doutes sur les 2 précédentes mesures et sur leur détermination du taux de contamination de leurs échantillons.

The future SPIRAL2 installation of GANIL, at Caen, will produce large range of exotic nuclei with very high intensities. Nevertheless, these beams could not be used directly for some high precision studies and will have to be purified first. To achieve this work, teams of CENBG, MPIK (Heidelberg), CSNSM, LPC Caen, GANIL and IPNO develop a double Penning trap in the framework of the PIPERADE project. Because this double Penning-trap needs some shaping work (reduction of transverse emittance and bunching), the CENBG team is in charge of the realisation of a radio-frequency quadrupole cooler and buncher : the GPIB. This developpement work was the main part of my PhD work, especially for the simulations of this cooler buncher whose results lead us to find a new bunching method and allowed us to approve its mechanical design. We also have an ion source to be able to test both GPIB and Penning trap and I had to reassemble it, to understand it and to characterise it before these tests could be achieved. In a second time I also took part to the analysis of the E622S experiment which aimed to determined precisely the 17F half-life. This work did not lead to a more precise determination of this half-life but we now have some doubts concerning the 2 last measurements and their way to determine the contamination rate of their radioactive samples.