Développement d'une source d'ions laser à ALTO : Production de faisceaux de Ga et Ag

Development of a laser ion source at ALTO : Production of Ga and Ag beams

• Auteur / Autrice : Anahí Segovia Miranda
• Direction : François Le Blanc, Carole Gaulard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 28/06/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Amel Korichi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Fléchard, Pierre Delahaye, Thomas Elias Cocolios
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Fléchard, Pierre Delahaye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux d'ions radioactifs

Noyaux exotiques

Isotopes -- Séparation

Photoionisation

Lasers à colorants

Mots clés libres

Physique des lasers

Ionisation résonnante par laser

Séparation isotopique

Noyaux exotiques

Production d'ions

Ag. Ga

Physics of lasers

Ion production

Resonance Ionisation Spectroscopy

Isotopic separation

Exotic Nuclei

Ag. Ga

Résumé

Cette thèse décrit le développement et l'upgrade de RIALTO, la source d'ions laser par ionisation résonante (RILIS), au sein de l'installation ALTO. RIALTO vise à produire des faisceaux d'ions purs en utilisant la technique d'ionisation résonnante (RIS), grâce à un processus d'excitation laser en plusieurs étapes. Le laboratoire laser est équipé de deux lasers Nd:YAG haute puissance fonctionnant à 10 kHz et pompant trois lasers colorants (540-850 nm), dont deux de Radiant Dyes et un de Lioptec. Ces lasers sont couplés à des cristaux BBO (270-425 nm), permettant le doublage en fréquence du 1er étage pour obtenir des schémas d'ionisation en deux et trois étapes. De plus, un banc de test hors ligne (ABU pour Atomic Beam Unit) est installé pour déterminer les paramètres opérationnels optimaux d'une utilisation en ligne avec un faisceau radioactif. L'ABU a été utilisé pour déterminer les paramètres opérationnels optimaux et le schéma d'ionisation laser pour la production d'argent selon un schéma en 3 étapes et 3 couleurs. Le système RIALTO amélioré permet la production simultanée de deux schémas d'éléments différents, ce qui a permis de générer avec succès des faisceaux stables de Ga et d'Ag. Ce travail comprend également des mesures de production d'ionisation laser de Ga radioactif, comparées aux estimations initiales, fournissant des informations précieuses sur les performances du système développé.

This doctoral thesis describes the development of RIALTO, the Resonant Ionization Laser Ion Source (RILIS), at the ALTO facility. RIALTO aims to produce pure ion beams using the resonance ionization technique (RIS), using a multi-step laser excitation process. The laser laboratory is equipped with two high-power Nd:YAG operating at 10 kHz and pumping three (540-850 nm) dye lasers, two from Radiant Dyes and one from Lioptec; these lasers are coupled with BBO doubling units (270-425 nm), this laser system allows us to achieve two and three-step ionization schemes. Additionally, an atomic beam unit (ABU) is incorporated into the setup to determine optimal operational parameters for online operation with a radioactive beam. The ABU was used to determine the optimal operational parameters and laser ionization scheme for producing silver with a 3-step-3 color scheme. The upgraded RIALTO system enables the simultaneous production of two different element schemes, leading to the successful generation of stable Ga and Ag beams. This work also includes measurements of the laser ionization production of radioactive Ga, which are compared with the initial estimations, providing valuable insights.