L'accélérateur linéaire de SPIRAL2 est équipé d'un quadripôle radiofréquence acceptant les ions avec un rapport de masse sur charge de 3 (M/Q=3). La production d'ions avec un tel état de charge est physiquement possible dans les sources ECR jusqu'à la masse 50 environ. Au-delà de cette masse, les processus d'ionisation des hauts états de charges sont très inefficaces et les quantités d'ions produits deviennent insuffisantes. La source de démarrage de l'injecteur d'ions lourds de SPIRAL2 est fournie par le LPSC. Il s'agit de PHOENIX V2 (Figure 1), version spécialement modifiée de la source PHOENIX CERN (ou V1), conçue et construite au LPSC en 2004.

Figure 1: photo de PHOENIX V2 et de son chariot arrière

L’isolement haute tension de cette source permet de fonctionner jusqu'à la tension d'extraction de 60 kV requise par le RFQ, ce qui, pour une telle source, est unique au monde. Ainsi, les équipements de puissance nécessaires au fonctionnement de la source (émetteur d’ondes hyperfréquences, alimentations des bobines de courant permettant d’établir le champ magnétique axial) sont référencés au potentiel de la terre, tandis que les équipements internes de celle-ci sont référencés au potentiel d’extraction (voir Figure 1), ce concept permet de réduire drastiquement les coûts, ainsi que de simplifier l'intégration et l'utilisation de la source sur l'accélérateur. Cette source d'ions compacte est équipée d'un hexapole en aimant permanent renforcé permettant d’établir un champ magnétique de 1.35 T à la paroi de la chambre à plasma (Ø63 mm, L 200 mm). Le confinement magnétique axial de la source est optimisé pour atteindre 2.1 T à l’injection. PHOENIX V2 utilise la fréquence de chauffage ECR de 18 GHz fournie par un klystron délivrant jusqu’à 1.8 kW. Les performances de PHOENIX V2 en intensité d'ions multichargés, d'intérêt pour Spiral2, sont présentées dans la table 1.

Ion

4He2+

18O6+

19F6+

36Ar12+

36S12+

48Ca16+

58Ni19+

54Cr18+

Intensité (pµA)

1200

216

28.6

17.5

4.6

1.25

1.1

1

De longues campagnes de production d'ions ont été menées au LPSC entre 2010 et 2012 en collaboration avec le Grand Accélérateur National d’Ions Lourds et l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon. Les éléments métalliques Ca, Ni, Cr de la table ont été produits avec le four GANIL "LCO, les autres avec des éléments gazeux. Les intensités d'ions métalliques M/Q=3 obtenues de l'ordre du µA particule sont actuellement limitées par les caractéristiques du four utilisé, elles seront sans doute améliorées avec une nouvelle génération de four en cours de développement au GANIL. Les performances en intensité obtenues par la source PHOENIX V2 sont très honorables compte tenu du faible volume de la chambre à plasma (600 ml). La source PHOENIX V2 est installée depuis juin 2014 sur l'injecteur d'ions lourds de SPIRAL2. Elle sera utilisée pour la mise en service de l'accélérateur et les premières expériences de physique.

 Figure 2 : Coupe de PHOENIX V2