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Accueil du site > Actualités et Faits Marquants > A record production of ultra-pure radioactive beams by laser ion source is obtained at ALTO

Un record de production de faisceaux radioactifs ultra-purs par source d’ions laser est obtenu à ALTO

Pour pousser les études de structure des noyaux exotiques de plus en plus loin de la stabilité, il est nécessaire de recourir à des techniques de purification de plus en plus élaborées. Pour ces études, les noyaux de très faibles de durées de vie d’intérêt sont en effet issus de voies de réactions nucléaires très minoritaires. Il est nécessaire de les isoler des autres noyaux produits afin d’atteindre un rapport signal sur fond permettant leur identification sans ambiguïté et d’obtenir les signaux de qualité pour la mesure. A l’IPN, pour atteindre cet objectif dans un contexte de production des ions exotiques par la méthode ISOL (séparation isotopique en ligne) nous avons mis au point à ALTO, une source d’ions permettant l’ionisation sélective par laser d’un seul élément du tableau de Mendeleïev à la fois, c’est-à-dire de sélectionner le noyau sur son numéro atomique Z, le nombre de charge.

Cette sélection est obtenue en réglant les longueurs d’ondes des lasers sur les énergies des transitions atomiques caractéristiques de l’élément concerné. Un ion mono-chargé est alors formé par absorption résonante de plusieurs photons jusqu’au continuum d’ionisation. Sans les lasers, l’atome est ionisé simplement par chauffage de la source d’ions : c’est l’ionisation surface. Plus le tube d’ionisation est chaud, plus les atomes sont ionisés. Mais ils le sont non sélectivement avec une efficacité minimale. En rajoutant l’ionisation par laser on augmente de plusieurs ordres de grandeur l’efficacité de la source.

Le fonctionnement de la source d’ions laser à ALTO est maintenant fiabilisé et une expérience en ligne effectuée sur des noyaux d’indium radioactifs vient d’être couronnée de succès. A température de chauffage moyenne de la source, nous avons obtenu une efficacité d’ionisation laser inégalée jusqu’alors. En comptant le même temps sans laser (ionisation de surface seule) et avec laser (ionisation de surface+laser), on enregistre les spectres de la décroissance radioactive de 127In ci-dessous (noyau éloigné de 13 masses de la stabilité). On obtient une efficacité de source multipliée par 50 grâce aux lasers.

Légende : spectres d’émission gamma caractéristique de la décroissance radioactive de 127In obtenu à ALTO. En bleu par ionisation de surface, en rouge par ionisation résonante laser. Le rapport de la surface du pic indiqué « 127In » donne une mesure directe du gain en taux de production obtenu.

Cette performance a permis d’isoler avec succès le noyau très exotique de 134In (contenant 19 neutrons de plus que le dernier isotope stable 115In) produit dans la photo-fission de 238U et d’étudier ses propriétés de décroissance. Ce noyau se situe aux frontières actuelles des connaissances en structure nucléaire dans la région du noyau doublement magique 132Sn et il vient d’être étudié par une expérience sur TETRA à ALTO dans le cadre de la collaboration BESTIOL.

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une R&D commune avec le GANIL concernant l’installation de la future source d’ions laser auprès d’S3. Celle-ci devra être universelle c’est-à-dire combiner les sources laser du GANIL et de l’IPN sur le modèle de RILIS à ISOLDE/CERN.

Contact :

  • François Le Blanc chercheur à l’IPNO

Voir en ligne : http://www.in2p3.fr/recherche/actua...


 

IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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