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Subject Item

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Etude de la production d’ions condensables par ionisation laser resonante

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Spectroscopie d'ionisation résonante Photoionisation Faisceaux d'ions radioactifs Effet thermoïonique Thèses et écrits académiques Lasers à solide Excitation électronique Sources d'ions Ionisation -- Efficacité

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Study of condensable ion production by resonant laser ionization

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Study of condensable ion production by resonant laser ionization

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Cette thèse doctorale décrit le développement d´une source d´ions par ionisation laser résonante (RILIS) à GANIL. RILIS est une technique sélective de production d´ions qui est basé sur un procédé d'excitation résonante par étapes dans lequel les éléments d'intérêt sont ionisés via l´excitation de résonance atomique par le rayonnement des lasers titan:saphir. Le banc de test RILIS à GANIL consiste en trois lasers titan:saphir et une source d´ions (cavité chaude). Dans cette thèse, un nouveau schème d´ionisation a été développé pour Zn et les schèmes d'ionisation déjà connues pour Sn ont été comparés afin de déterminer le meilleur schéma d'ionisation pour un système laser titan:saphir. D´ailleurs, plusieurs configurations de la géométrie de la source d'ions ont été testés (deux diamètres et deux longueurs) afin de trouver une efficacité d´ionisation et emittance optimales. L´incrément du diamètre a produit une amélioration de la production d´ions laser, par contre aucun changement n’a été observé en modifiant la longueur. Le temps de vol des faisceaux d´ions ont été aussi étudiés pour les différentes configurations à plusieurs températures. Le temps de vol peut proportionner information sur la formation des ions à l´intérieure du corps de source. En autre, une technique pour mesurer la convolution de l´écart spatiale et énergétique du faisceau d´ions a été développé. Finalement, deux techniques ont été testées pour réduire la contamination : En première lieu, le mouvement des ions à travers la source d´ions peut être modifié par le champ électrique, provenant de l´effet Joule. Par conséquent, une étude de la configuration plus approprie a été effectué pour réduire la contamination des faisceaux d´ions par des alcalins. Deuxième, un matériau avec basse travail de sortie a été testé pour réduire la production des contaminants alcalins dans la source d´ions. This doctoral thesis describes the development of a Resonant Ionization Laser Ion Source (RILIS) at the GANIL facility. The RILIS is a selective ion source technique which is based on a step-wise resonant excitation process where the elements of interest are ionized via atomic resonant excitation by laser radiation. The off-line RILIS test bench at GANIL consists of three tunable titanium:sapphire lasers and a hot-cavity ion source. In this thesis, a new three-step Zn ionization scheme was developed and the already known ionization schemes for Sn have been compared in order to identify the best ionization scheme for titanium:sapphire laser systems. Furthermore, several configurations of the ion source geometry were tested (two diameters and two lengths) in order to provide an optimal ionization efficiency and ion beam emittance. An increasing of the ionizer diameter was found to enhance the production of laser ionizer elements, while no enhancement was observed by modifying the ionizer length. The time-of-flight of the generated ions was also studied for the different ion source configurations at several temperatures. The time-of-flight can provide information about the ion formation inside the ion source cavity. In addition, a technique to measure the convolution of the spatial and energetic spread of the ion bunches at the detection point was developed. Finally, two contamination reduction techniques were studied: Firstly, the ions trajectories through the ion source cavity can be modified by the electric field generated due to resistive heating. Therefore, a study of the appropriate configuration of the electric field direction was performed to reduce the alkali contamination of the ion beam. Secondly, a low work function material was tested in order to reduce the production of alkali contaminants and molecular sidebands generated inside the ion source.

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Text

n15:P1001

n16:T1009

rdaw:P10219

2016

rdau:P60049

n32:1020