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Historique du projet

L’accélérateur

Après avoir été réceptionné avec succès en mars 2015 chez NEC (National Electrostatics Corporation) à Middelton (Wisconsin, USA), l’accélérateur a été livré à Orsay en juin. Il a été installé provisoirement dans le hall SuperAco en attendant la fin des travaux de l’IGLEX prévus en décembre 2016. Les tests de réception en juillet 2015 ont montré que le premier tube accélérateur avait été endommagé au cours du transport. Il a été remplacé en août 2015 et tout l’équipement a été monté et testé en septembre 2015 en incorporant l’aimant de déviation haute énergie et les lignes de faisceaux livrées. Tant que l’INB106 (Installation Nucléaire de Base) dont dépend SuperACo et les bâtiments de l’IGLEX n’était pas déclassé, il était interdit d’utiliser l’accélérateur, qui a été mis en attente. La procédure de déclassement a abouti le 2 décembre 2015 avec une parution au journal officiel le 8 décembre, permettant de réactiver Andromède et de lancer la procédure d’autorisation à l’ASN (Autorité de Sureté Nucléaire). La prise en main de l’accélérateur et les tests de longue durée pour le déverminage n’ont débuté qu’en janvier 2016 avec l’aide des personnes de chez NEC, revenues pour cette occasion. Les faisceaux de la source ECR ont bien été extraits de l’accélérateur et la tension de 3.9 MV a été atteinte sans difficulté. Après les essais de mises en service, la réception définitive de l’accélérateur a été réalisée le 19 juillet 2016.

Depuis septembre 2016, Andromede est équipé de ses 2 lignes de physiques. En effet le projet Stella de l’IPHC s’est installé sur la ligne à 90° pour les expériences d’astrophysique nucléaire.  Le dossier ASN a été déposé et Andromède à l’autorisation d’effectuer des tests depuis le 31 octobre 2016. La source ECR a délivré ses premiers faisceaux d’ions Carbone, de molécules CH, CH2, CH3, CH4, Néon, et Argon. La source NAPIS a délivré ses premiers faisceaux d’ions Germanium sur la ligne à 90°, et d’ions et agrégats d’Or sur la ligne à 1,29°. Ces ions ont été accélérés et analysés pour des énergies de 1 à 4 qMeV. Pour les faisceaux d’or, une taille inférieure à 500 microns a été obtenue avec des intensités de l’ordre du nano ampère. Pour les ions atomiques, les moléculaires légers, des faisceaux de plusieurs micro ampère ont été analysés. Leur taille étant de l’ordre de 2 mm de diamètre. Les 1ers tests avec l’expérience STELLA ont débuté début novembre 2016. Sur la ligne à 1,29° dédiée aux agrégats et nano particules, le spectromètre de masse EVE dédié à l’imagerie moléculaire est aussi prêt à fonctionner. Le 3eme équipement AGAT dédié à l’analyse de la fragmentation moléculaire dans l’espace va s’installer à partir de décembre pour être opérationnel en février 2017.

La figure présente l’installation, en novembre 2016, d’Andromède à Super Aco avec les 2 expériences STELLA au 1er plan et EVE derrière l’aimant à 1,29°.

L’Iglex

Le centre multidisciplinaire de technologie et des sciences appliquées baptisé projet IGLEX a débuté en 2013. La maîtrise d’œuvre a été notifiée à l’entreprise DAHER-de VIRIS le premier avril 2014. Après quelques retards liés au financement, la phase DCE du projet IGLEX avec le choix des entreprises a été finalisée par les notifications des 11 lots du projet le 18 décembre 2015. Le financement s’effectue dans le cadre du CPER Ile de France (Contrat Plan Etat Région) accordé pour le plan Vallée au cours du second trimestre 2015, et signé le 13 octobre 2015. Le maître d’ouvrage est le CNRS représenté par la délégation DR4. Le kickoff et la première réunion de chantier IGLEX ont eu lieu le 6 janvier 2016. La réception globale de tous les lots est prévue fin décembre 2016. La fin du gros œuvre, que constituent les deux casemates construites dans l’Igloo pour recevoir les deux EQUIPEX Andromède et ThomX, est programmée pour fin juin 2016. La photographie présente une vue de l’intérieur de l’Igloo avec la construction des murs d’Andromède.

Figure 2. Vue panoramique de l’intérieur de l’igloo fin avril 2106, les deux casemates en cours de réalisation avec le mur sud de ThomX débutant.

LeS SOURCES D’IONS

L’accélérateur est équipé des deux sources d’ions interchangeables. Pantechnik (Bayeux, France) a fourni la source ECR Microgan™ (figure 1). La réception finale de cette source a eu lieu en février 2014 à Bayeux. Cette source est équipée d’un générateur RF de 10 GHz et de 100 W de puissance. L’avantage de cette source réside dans l’ajustement du puits magnétique permettant de produire des ions atomiques multichargés (avec un puits magnétique ou source avec un « minimum B ») et des ions moléculaires obtenus sans puits magnétique. La source ECR, avec un puits magnétique, fournit des faisceaux très intenses atteignant 500 µA pour l’hélium, 100 µA pour le carbone et même 30 µA pour l’argon A4+ (figure2) ; les puissances RF utilisées sont inférieures aux 100 W disponibles. Ces résultats permettent d’envisager des faisceaux de plusieurs dizaines de µA d’hélium et de carbone ainsi que des µA d’A8+ avec l’accélérateur. Sans puits magnétique la même source délivre 100 µA de CO+ et 50 µA de CO2+ avec une dizaine de Watts (figure 3) et aussi des dizaines de nano-ampères de C60n+ 2<n<4 grâce à un four, le gaz du plasma étant de l’hélium.

Figure 1. The ECR source, Microgan from Pantechnik

Figure 2. m/z spectrum for Argon gas obtained with a minimum B configuration (figure extracted from the commissioning report of the MICROGAN™ source)

Figure 3. m/z spectrum for CO2 without minimum B configuration (flat magnetic field) (figure extracted from the commissioning report of the MICROGAN™ source)

OrsayPhysics (Fuveau, France), partenaire de l’Equipex Andromède, a fourni la colonne ionique NAPIS (NAno-Particle Ion Source) pour la production des faisceaux de nanoparticules d’or. La réception de cette source d’ions a eu lieu en mars 2014 à Fuveau. La colonne NAPIS (figure 4) est équipée d’une source de type LMIS (Liquid Metal Ion Source) qui fournit des faisceaux d’ions atomiques, d’agrégats et de nanoparticules d’or. Les intensités des faisceaux extraits avec 20 kV d’accélération, sont d’une cinquantaine de nA pour les ions atomiques, de plusieurs à dix nA pour les agrégats et autour du nA pour les nanoparticules de 400 atomes d’or (figures 5 & 6). Le diamètre de ces faisceaux quasi parallèles injectés dans l’accélérateur est de l’ordre de 500 µm.

Figure 4. Napis column from OrsayPhysics and scheme

Figure 5. Mass spectrum of ions produced from gold germanium liquid metal ion source with 20μA of source current and 20μm mass aperture. Notice the germanium isotopes separation. (figure extracted from the acceptance test report of the OrsayPhysics column)

Figure6. Gold nano-particle intensity from gold germanium source at 50μA emission current by using a 100μm aperture. The magnet current of the Wien filter was set to 0.8A and 1.24A. The maximum of the curves correspond to the Au400 4+ ion beam. . (figure extracted from the acceptance test report of the OrsayPhysics column)


 

IPN

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

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