Faisceaux d’ions

Le service Faisceaux d’Ions, est en charge de la maintenance, de l’exploitation et du développement des accélérateurs de particules de l’IP2I.
Les faisceaux d’ions sont utiles à diverses équipes scientifiques du laboratoire. Suivant leur énergie et leur nature, ces faisceaux peuvent être utilisés pour pulvériser de la matière, analyser une composition atomique, implanter des ions dans des matériaux ou tester leurs comportements sous l’effet de certaines radiations (modification de la structure chimique, dégradation…). Ces activités se font à l’IP2I en collaboration avec les équipes de recherche Énergie Nucléaire, Santé et Nanogouttes.

Au-delà des activités de recherche, nous assurons la maintenance et le développement des lignes de faisceaux et des équipements associés aux accélérateurs de particules. Nous veillons également au développement et à la conception de plateformes d’accélération de faisceaux pour répondre aux besoins futurs des groupes de recherche de l’IP2I ou de projets nationaux.

Le service Faisceaux d’Ions met également à disposition ses installations à des fins d’enseignement et de visites du public.

L’IP2I dispose de 3 accélérateurs de particules :

• Un accélérateur électrostatique de type Van De Graaf 4 MV avec plusieurs voies de faisceau pour réaliser des analyses par faisceaux d’ions et des irradiations.
• Un accélérateur électrostatique de 400 kV pour l’implantation ionique (IMIO400).
• Un complexe d’accélérateurs dédié aux travaux de recherche du groupe IPM sur lequel le service à la responsabilité technique de la maintenance et du développement.

Analyse d’échantillons par faisceau d’ions

Ces analyses se font auprès des différentes voies de faisceau du Van de Graaff 4 MV. Les techniques d’analyse utilisées (RBS, PIXE, ERDA, Analyse par réactions nucléaires) permettent de caractériser la composition des échantillons.

Implantation ionique

L’implantation ionique consiste à insérer dans un échantillon quelconque une certaine quantité de matière à une profondeur choisie. Cette profondeur dépend des propriétés physico-chimiques du matériau mais aussi de l’énergie des ions accélérés et de leur charge électrique.

Ainsi, l’implanteur 400 kV permet d’implanter une grande variété d’ions à une énergie varian5 MeV selon la charge. L’installat de 60 keV à 800 keV selon les ions. Un dispositif de balayage électrostatique autorise des surfaces d’échantillons allant jusqu’à 80 cm².

L’accélérateur Van de Graaff 4 MV permet quant à lui d’implanter des ions (proton, deuton hélium) de 0,9 à 7.tion d’un balayage électrostatique permet d’implanter simultanément et de manière homogène une surface maximum d’environ 6 cm2.

Dans les 2 cas, la dose implantée est généralement comprise entre 1.1012 à 1.1017 ions/cm².

Soutien aux expériences sur nos machines

Nous apportons une assistance technique aux groupes de recherche opérant sur nos lignes de faisceau dans divers domaines : vide, électromécanique, électronique, mécanique…
Cela s’est traduit dernièrement par la réalisation d’une chambre multianalyse sur le Van de Graaff 4 MV ou de la ligne d’irradiation biologique Radiograaff.

Étude et développement de plateformes d’accélération d’ions

Nous participons à la conception de la source d’ions de Spiral2 du Ganil.

Rénovation des installations ; mises aux normes de sécurité

L’ensemble des membres du service participe à la rénovation des machines ainsi qu’à leur mise en conformité notamment en matière de sécurité. Nous sommes soumis à une autorisation de l’ASN.

Ainsi, nous avons réalisé l’automatisation du Van de Graaff 4 MV et de ses voies de faisceau.
Sur IMIO400, le contrôle-commande a été entièrement repensé et une nouvelle chambre d’implantation automatisée est en cours d’installation.