EP4032373A1 - Ligne d'injection multiple pour cavité accélératrice de particules - Google Patents

Ligne d'injection multiple pour cavité accélératrice de particules

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EP4032373A1
EP4032373A1 EP20706721.6A EP20706721A EP4032373A1 EP 4032373 A1 EP4032373 A1 EP 4032373A1 EP 20706721 A EP20706721 A EP 20706721A EP 4032373 A1 EP4032373 A1 EP 4032373A1
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EP
European Patent Office
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cavity
conductor
harmonic
enclosure
resonant cavity
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Application number
EP20706721.6A
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EP4032373B1 (fr
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Pierre Mandrillon
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Aima Developpement
Original Assignee
Aima Developpement
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Publication date
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Publication of EP4032373A1 publication Critical patent/EP4032373A1/fr
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/06—Two-beam arrangements; Multi-beam arrangements storage rings; Electron rings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H7/08—Arrangements for injecting particles into orbits
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    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/005—Cyclotrons

Definitions

  • the present invention relates to injection lines used to inject charged particles into accelerator cavities, and more particularly but not exclusively to axial injection lines used to inject charged particles into the central region of cyclotron or synchrocyclotron cavities.
  • Injection lines conventionally comprise an ion source and a system for grouping the ions in order to group them together in bunches depending on the operating frequency of the accelerator cavity.
  • the ion beam from the source passes through at least one grouper (“buncher”) composed of a resonant cavity with sliding tube (“drift tube”) whose resonance frequency is chosen according to of the acceleration frequency of the particles in the accelerating cavity.
  • buncher grouper
  • drift tube sliding tube
  • the ideal waveform of a grouper being sawtooth it is known to excite the slip tube by the first and second harmonics of a sinusoidal excitation signal or to pass the ions successively through a first harmonic resonant cavity then through a second harmonic resonant cavity.
  • An example of a known external axial injection line is that of the MEDICYC cyclotron, described for example in the publication INJECTION INTO CYCLOTRONS by P. Mandrillon Laboratoire du cyclotron, Center Antoine Lacassagne, Nice, France.
  • the invention aims to provide a multiple injection line which is at the same time compact, reliable and capable of producing a high intensity of charged particles, particularly suitable for injection into an accelerator cavity as produced in accordance with the teaching of the invention.
  • application WO 2014/068477 without however being limited to this type of accelerating cavity.
  • the invention aims to meet this need and has as its object, according to a first of its aspects, a multiple injection line for a particle accelerating cavity, comprising:
  • a first harmonic resonant cavity comprising an enclosure and at least two sliding tubes each associated with a respective source, these sliding tubes being arranged in the enclosure, electrically connected to each other and connected by a conductor to the enclosure,
  • second harmonic resonant cavities each associated with a respective ion source, comprising an enclosure and a slide tube electrically connected to the enclosure by a conductor.
  • Such an injection line turns out to be particularly compact due to the use of a single first harmonic resonant cavity for all the injection channels of the line. It can thus be easily installed in the axis of the accelerator cavity if desired.
  • the conductor of the first harmonic resonant cavity is quarter wave. Such a length is found to be well suited in that it allows the driver to make substantially a full turn around the slip tubes.
  • the conductor of the first harmonic resonant cavity extends around the slip tubes.
  • the conductor of the second harmonic resonant cavity which also extends around the corresponding sliding tube.
  • the second harmonic resonant cavity being smaller, because of the higher frequency, the driver may have to make more than one turn around the sliding tube, for example between 1.5 turns and 2 turns.
  • the injection line comprising a high frequency supply connected to the second harmonic resonant cavity, this supply can be controlled so as to vary the intensity of the ion beam exiting this cavity by varying the phase of the current of excitation of this cavity, delivered by the power supply.
  • the conductor connecting the sliding tube (s) to the enclosure of the first harmonic resonant cavity and / or to the enclosure of each second harmonic resonant cavity may be traversed by a cooling fluid.
  • this conductor can be produced with two superposed conduits, traversed in the opposite direction by a cooling liquid.
  • the injection line can have three ion sources, and preferably have exactly three sources.
  • the ions can be H + ions or the like.
  • a further subject of the invention is a particle accelerator, comprising:
  • a multiple injection line according to the invention as defined above, an accelerator cavity for accelerating the ions from the multiple feed line.
  • the subject of the invention is also a reactor driven by an accelerator according to the invention.
  • a further subject of the invention is a method for producing an accelerated beam, in which ions are produced by an injection line according to the invention and accelerated by an accelerating cavity, in particular as described in application WO 2014 / 068477.
  • FIG 1 schematically and partially shows in perspective an example of a multiple injection line according to the invention
  • FIG 2 is a schematic and partial sectional view of the head of the injection line
  • FIG 3 shows in perspective the resonant cavity of the first harmonic
  • FIG 4 is a cross section of the cavity of Figure 3,
  • FIG 5 shows in perspective the second harmonic resonant cavity
  • FIG 6 illustrates the orientation of the electric field at a given instant in the resonant cavity of the first harmonic
  • FIG 7 is a view similar to Figure 6 at a different time
  • FIG 8 is a section through a conductor of the coupling loop.
  • FIG. 1 shows a multiple injection line 1 in accordance with the invention.
  • This line comprises a head 10, a first guiding, focusing and / or acceleration system 20, a resonant cavity 30 of first harmonic H1, a second guiding and / or focusing system 40, a resonant cavity 50 of second harmonic H2 and a deflection system 60 making it possible to inject the charged particles into the desired zones of the accelerating cavity, not shown.
  • the resonant cavities are excited by HF sources, not shown, to produce groupers (also called “bunchers”).
  • the accelerator cavity is advantageously as described in application WO 2014/068477.
  • the head 10 comprises three individual sources 11, each comprising, as can be seen in FIG. 2, a chamber 12 in which extends a filament 13 which is heated to ionize the gas from which the ions are generated, for example of dihydrogen.
  • Magnets 13 are integrated into the wall of the chamber of each source 11 to confine the ions produced.
  • Sources 11 are preferably so-called “multicusp” sources, but other sources could be used.
  • a first high voltage cage 14 extends around the sources 11. This cage 14 is itself surrounded by a second cage 15 connected to earth.
  • Vacuum pumps 16 ensure that a sufficient vacuum is maintained in the injection line, at the outlet of the sources 11.
  • accelerating electrodes are placed on the path of the ions to extract them from the sources 11 and guide them within the injection line.
  • Insulators 17 are provided accordingly.
  • the injection line 1 conventionally comprises a set of focusing lenses 21, on each of the three channels associated with the respective sources 11.
  • the purpose of the first harmonic resonant cavity 30 is to group the ions together to allow packet injection of ions into the accelerator cavity.
  • This resonant cavity 30 comprises, as can be seen more particularly in FIG. 3, a vacuum chamber 31, defined by an enclosure 38, into which the three channels associated with the ion sources 11 open at the top via parallel inlet tubes 32.
  • the grouped ions leave through outlet tubes 33, parallel to each other.
  • Parallel sliding tubes 34 the length of which corresponds substantially to 1/2, l being the wavelength in vacuum corresponding to the resonant frequency of the cavity, are arranged between the inlet and outlet tubes, of centered in relation to these.
  • These sliding tubes 34 are interconnected, in their middle, by an electrically conductive connecting element 35, in the form of a triangular plate in the example considered.
  • the connecting element 35 is connected to the enclosure 38, which is electrically grounded, by a conductor 36, the length of which is approximately 1/4, this conductor being said to be quarter wave.
  • This conductor 36 is connected to the element 35 at mid-length on one side and is connected substantially perpendicular to the enclosure 38, in a zone facing the point of connection of the conductor 36 to the element 35.
  • the tubes 34 connect substantially to the tops of element 35.
  • Conductor 36 connects substantially perpendicularly to the corresponding side of element 35.
  • the enclosure 38 has a cylindrical wall with an axis coinciding with the longitudinal axis of line 1 and upper and lower walls perpendicular to this longitudinal axis.
  • a coupling loop 39 consisting of an electrical conductor connected at one end to a power terminal 70 isolated from the cylindrical wall of the enclosure 38 and at the other end to this wall, provides the excitation of the resonant cavity.
  • the power supply terminal is connected to an HF source.
  • the conductor used can be hollow and liquid cooled.
  • the conductor is produced with two superimposed conduits 81 and 82, as illustrated in FIG. 8, through which the cooling liquid passes in the opposite direction.
  • the conductor 36 can be made in the same way, with two ducts through which a cooling liquid runs in the opposite direction.
  • the liquid is brought cold to the point where the conductor 36 is connected to the cylindrical wall of the enclosure 38, passes through the conductor 36 through one of the conduits, then arrives at the element 35, before leaving again via the other conduit. in the opposite direction to the end connected to the wall cylindrical of the enclosure 38.
  • means are provided for channeling the cooling liquid from and to a refrigeration unit.
  • Second harmonic resonant cavities 50 are placed downstream of cavity 30 and each receive ions exiting a respective slip tube 34.
  • Each cavity 50 has, as can be seen in Figure 5, a chamber 51 into which inlet 52 and outlet 53 tubes emerge, on either side of a sliding tube 54.
  • This sliding tube 54 is connected to the wall of the enclosure by a conductor 55, the length of which corresponds substantially to 1/4.
  • Each cavity 50 is excited by a coupling loop, not visible in FIG. 5, in a manner similar to cavity 30.
  • the second harmonic cavity 50 makes it possible to give the spatial distribution of the ions within the bundle a profile closer to the ideal distribution.
  • the deflection system 60 includes electrostatic and / or magnetic inflectors which deflect the ions leaving the injection line so as to inject them with the desired direction into the accelerator cavity.
  • the injection is done horizontally, in the median plane.
  • the accelerator according to the invention can be found to be used in multiple applications requiring a high intensity of the delivered beam, and in particular in accelerator-driven reactors.
  • the accelerator can be used to produce radioisotopes.
  • the injection line may alternatively be only double and not triple.
  • the injection line according to the invention can be used to supply accelerating cavities other than that described in application WO 2014/068477 A1.
  • the sources 11 can be controlled individually according to a reading of the current at the output of the corresponding channel.
  • the intensity of the beam at the output of the accelerator can be controlled by varying the intensity of only one of the sources 11, or as a variant by modifying the intensity of several sources 11 at the same time.
  • the intensity of the sources can be controlled as a function of the wear of the respective filaments, which is another advantage of the presence of multiple sources in the injection line according to the invention. If necessary, only two sources are used simultaneously, the third being in reserve and allowing to replace one of the other two sources when it is stopped for maintenance, for example, which increases the reliability of the operation of the line and allows uninterrupted operation over a longer period.
  • the excitation signal of the second harmonic resonant cavities 50 can be more or less phase-shifted.
  • the accelerator cavity is preferably an HF resonator of the delta type with two accelerator spaces, called “gaps”, or of the “mono-gap” type with a single accelerator space.
  • the invention is not, however, limited to a particular cavity having sufficient space in the central region.
  • the ions are passed first through the second harmonic resonant cavity and then through the first harmonic resonant cavity.
  • the accelerated ions can be other than H +, for example H2 + or H-.

Landscapes

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Abstract

Ligne d'injection multiple (1) pour cavité accélératrice de particules, comportant : - au moins deux sources d'ions (11), - une cavité résonnante (30) de première harmonique, comportant une enceinte (38) et au moins deux tubes de glissement (34) associés chacun à une source respective (11), ces tubes de glissement (34) étant disposés dans l'enceinte, reliés électriquement entre eux et reliés par un conducteur (36) à l'enceinte, - des cavités résonnantes (50) de seconde harmonique, associées chacune à une source d'ion respective (11), comportant une enceinte et un tube de glissement (54) relié électriquement à l'enceinte par un conducteur (55).

Description

Description
Titre : LIGNE D’INJECTION MULTIPLE POUR CAVITE ACCELERATRICE DE
PARTICULES
Domaine technique
La présente invention concerne les lignes d’injections utilisées pour injecter des particules chargées dans des cavités accélératrices, et plus particulièrement mais non exclusivement les lignes d’injection axiales utilisées pour injecter des particules chargées dans la région centrale des cavités de cyclotron ou synchrocyclotron.
Technique antérieure
Les lignes d’injection comportent classiquement une source d’ions et un système pour grouper les ions afin de les regrouper par paquets en fonction de la fréquence de fonctionnement de la cavité accélératrice. Pour ce faire, le faisceau d’ions issu de la source passe à travers au moins un groupeur (« buncher ») composé d’une cavité résonnante à tube de glissement (« drift tube ») dont la fréquence de résonnance est choisie en fonction de la fréquence d’accélération des particules dans la cavité accélératrice.
Des exemples de groupeurs sont décrits dans la publication The New Axial Buncher at INFN-LNS A. Caruso et al ou la publication Design of an Injection Buncher for the SPES Cyclotron P. Antonini et al.
La forme d’onde idéale d’un groupeur étant en dents de scie, il est connu de faire une excitation du tube de glissement par les première et deuxième harmoniques d’un signal d’excitation sinusoïdal ou de faire passer les ions successivement à travers une cavité résonnante de première harmonique puis à travers une cavité résonnante de deuxième harmonique.
Un exemple de ligne d’injection axiale externe connue est celle du cyclotron MEDICYC, décrite par exemple dans la publication INJECTION INTO CYCLOTRONS par P. Mandrillon Laboratoire du cyclotron, Centre Antoine Lacassagne, Nice, France.
Par ailleurs, la demanderesse a proposé dans la demande WO 2014/068477 un accélérateur capable de délivrer un faisceau accéléré avec une intensité relativement élevée. Un tel accélérateur repose sur une injection multiple, en divers points de la cavité accélératrice. Cette demande se concentre sur la structure de la cavité accélératrice et ne décrit pas précisément comment réaliser la ligne d’injection. Exposé de l’invention
L’invention vise à proposer une ligne d’injection multiple à la fois compacte, fiable et capable de produire une intensité élevée de particules chargées, convenant tout particulièrement à l’injection dans une cavité accélératrice telle que réalisée conformément à l’enseignement de la demande WO 2014/068477, sans toutefois être limitée à ce type de cavité accélératrice.
Résumé de l’invention
L’invention vise à répondre à ce besoin et a pour objet, selon un premier de ses aspects, une ligne d’injection multiple pour cavité accélératrice de particules, comportant :
au moins deux sources d’ions,
une cavité résonnante de première harmonique, comportant une enceinte et au moins deux tubes de glissement associés chacun à une source respective, ces tubes de glissement étant disposés dans l’enceinte, reliés électriquement entre eux et reliés par un conducteur à l’enceinte,
des cavités résonnantes de seconde harmonique, associées chacune à une source d’ion respective, comportant une enceinte et un tube de glissement relié électriquement à l’enceinte par un conducteur.
Une telle ligne d’injection s’avère particulièrement compacte du fait de l’utilisation d’une unique cavité résonnante de première harmonique pour l’ensemble des voies d’injection de la ligne. Elle peut ainsi être facilement installée dans l’axe de la cavité accélératrice si on le souhaite.
De préférence, le conducteur de la cavité résonnante de première harmonique est quart d’onde. Une telle longueur s’avère bien adaptée en ce qu’elle permet au conducteur d’effectuer sensiblement un tour complet autour des tubes de glissement. Ainsi, de préférence également, le conducteur de la cavité résonnante de première harmonique s’étend autour des tubes de glissement.
Il en est avantageusement de même du conducteur de la cavité résonnante de seconde harmonique, qui s’étend également autour du tube de glissement correspondant. Par contre, la cavité résonnante de seconde harmonique étant plus petite, du fait de la fréquence plus élevée, le conducteur peut avoir à faire plus d’un tour autour du tube de glissement, par exemple entre 1,5 tour et 2 tours. La ligne d’injection comportant une alimentation haute fréquence reliée à la cavité résonnante de seconde harmonique, cette alimentation peut être pilotée de manière à faire varier l’intensité du faisceau d’ions sortant de cette cavité en jouant sur la phase du courant d’excitation de cette cavité, délivré par l’alimentation.
Le conducteur reliant le ou les tubes de glissement à l’enceinte de la cavité résonnante de première harmonique et/ou à l’enceinte de chaque cavité résonnante de deuxième harmonique peut être parcouru par un fluide de refroidissement. En particulier, ce conducteur peut être réalisé avec deux conduits superposés, parcourus en sens inverse par un liquide de refroidissement.
La ligne d’injection peut comporter trois sources d’ions, et de préférence avoir trois sources exactement.
Les ions peuvent être des ions H+ ou autres.
L’invention a encore pour objet un accélérateur de particules, comportant :
Une ligne d’injection multiple selon l’invention, telle que définie ci-dessus, une cavité accélératrice pour accélérer les ions issus de la ligne d’alimentation multiple.
L’invention a encore pour objet un réacteur piloté par un accélérateur selon l’invention. L’invention a encore pour objet un procédé de production d’un faisceau accéléré, dans lequel des ions sont produits par une ligne d’injection selon l’invention et accélérés par une cavité accélératrice, notamment telle que décrite dans la demande WO 2014/068477.
Brève description des dessins
[Fig 1] représente de façon schématique et partielle en perspective un exemple de ligne d’injection multiple selon l’invention,
[Fig 2] est une vue en coupe schématique et partielle de la tête de la ligne d’injection,
[Fig 3] représente en perspective la cavité résonnante de première harmonique,
[Fig 4] est une coupe transversale de la cavité de la figure 3,
[Fig 5] représente en perspective la cavité résonnante de seconde harmonique,
[Fig 6] illustre l’orientation du champ électrique à un instant donné dans la cavité résonnante de première harmonique,
[Fig 7] est une vue analogue à la figure 6 à un instant différent,
[Fig 8] est une coupe d’un conducteur de la boucle de couplage.
Description détaillée On a illustré à la figure 1 une ligne d’injection multiple 1 conforme à l’invention.
Cette ligne comporte une tête 10, un premier système de guidage, de focalisation et/ou d’accélération 20, une cavité résonnante 30 de première harmonique Hl, un deuxième système de guidage et/ou de focalisation 40, une cavité résonnante 50 de deuxième harmonique H2 et un système de déviation 60 permettant d’injecter les particules chargées dans les zones voulues de la cavité accélératrice, non représentée.
Les cavités résonnantes sont excitées par des sources HF non représentées, pour réaliser des groupeurs (encore appelé « bunchers »).
La cavité accélératrice est avantageusement telle que décrite dans la demande WO 2014/068477.
La tête 10 comporte trois sources individuelles 11, comportant chacune comme on peut le voir à la figure 2, une chambre 12 dans laquelle s’étend un filament 13 qui est chauffé pour ioniser le gaz à partir duquel les ions sont générés, par exemple du dihydrogène.
Des aimants 13 sont intégrés à la paroi de la chambre de chaque source 11 pour confiner les ions produits. Les sources 11 sont de préférence des sources dites « multicusp », mais d’autres sources pourraient être utilisées.
Une première cage 14 sous haute tension s’étend autour des sources 11. Cette cage 14 est elle-même entourée par une deuxième cage 15 reliée à la terre.
Des pompes à vide 16 assurent le maintien d’un vide suffisant dans la ligne d’injection, à la sortie des sources 11.
De façon connue en soi, des électrodes accélératrices sont disposées sur le trajet des ions pour les extraire des sources 11 et les guider au sein de la ligne d’injection.
Des isolants 17 sont prévus en conséquence.
La ligne d’injection 1 comporte classiquement un ensemble de lentilles de focalisation 21, sur chacune des trois voies associées aux sources respectives 11.
La cavité résonnante de première harmonique 30 vise à regrouper les ions pour permettre une injection par paquets d’ions dans la cavité accélératrice.
Cette cavité résonnante 30 comporte, comme visible plus particulièrement sur la figure 3, une chambre 31 sous vide, définie par une enceinte 38, dans laquelle débouchent supérieurement par des tubes d’entrée parallèles 32 les trois voies associées aux sources d’ions 11.
Les ions groupés repartent par des tubes de sortie 33, parallèles entre eux. Des tubes de glissement parallèles 34, dont la longueur correspond sensiblement à l/2, l étant la longueur d’onde dans le vide correspondant à la fréquence de résonnance de la cavité, sont disposés entre les tubes d’entrée et de sortie, de manière centrée relativement à ceux-ci. Ces tubes de glissement 34 sont reliés entre eux, en leur milieu, par un élément de liaison conducteur électrique 35, sous forme de plaque triangulaire dans l’exemple considéré. L’élément de liaison 35 est relié à l’enceinte 38, qui est à la masse électrique, par un conducteur 36 dont la longueur fait sensiblement l/4, ce conducteur étant dit quart d’onde. Ce conducteur 36 se raccorde à l’élément 35 à mi-longueur d’un côté et se raccorde sensiblement perpendiculairement à l’enceinte 38, dans une zone en regard du point de raccordement du conducteur 36 à l’élément 35. Les tubes 34 se raccordent sensiblement aux sommets de l’élément 35. Le conducteur 36 se raccorde sensiblement perpendiculairement au côté correspondant de l’élément 35.
L’enceinte 38 comporte une paroi cylindrique d’axe confondu avec l’axe longitudinal de la ligne 1 et des parois supérieure et inférieure perpendiculaire à cet axe longitudinal.
Une boucle de couplage 39 constituée par un conducteur électrique raccordé à une extrémité à une borne d’alimentation 70 isolée de la paroi cylindrique de l’enceinte 38 et à l’autre extrémité à cette paroi, assure l’excitation de la cavité résonnante. La borne d’alimentation est reliée à une source HF.
Si l’on se reporte aux figures 6 et 7, on voit qu’au cours du temps, du fait des oscillations de champ électrique à l’intérieur de la cavité résonnante 30, les ions voient entre les tubes de glissement 34 et les tubes d’entrée 32 et de sortie 33 des différences de potentiel qui changent alternativement de direction. Il en résulte une action de groupement sur les ions à la traversée de la cavité 30.
Si l’intensité du courant parcourant la boucle 39 nécessite un refroidissement, le conducteur utilisé peut être creux et refroidi par liquide. Par exemple, on réalise le conducteur avec deux conduits superposés 81 et 82, comme illustré à la figure 8, parcourus par le liquide de refroidissement en sens inverse.
De même, si la puissance à dissiper l’exige, on peut réaliser le conducteur 36 de la même façon, avec deux conduits parcourus par un liquide de refroidissement en sens inverse. Le liquide est amené froid au point où le conducteur 36 se raccorde à la paroi cylindrique de l’enceinte 38, parcourt le conducteur 36 par l’un des conduits, puis arrive à l’élément 35, avant de repartir par l’autre conduit en sens inverse jusqu’à l’extrémité reliée à la paroi cylindrique de l’enceinte 38. Au niveau de cette dernière, des moyens sont prévus pour canaliser le liquide de refroidissement depuis et vers un bloc de réfrigération.
Les cavités résonnantes de deuxième harmonique 50 sont placées en aval de la cavité 30 et reçoivent chacune des ions sortant d’un tube de glissement respectif 34.
Chaque cavité 50 comporte, comme on peut le voir sur la figure 5, une chambre 51 dans laquelle débouchent des tubes d’entrée 52 et de sortie 53, de part et d’autre d’un tube de glissement 54.
Ce tube de glissement 54 est relié à la paroi de l’enceinte par un conducteur 55 dont la longueur correspond sensiblement à l/4. Chaque cavité 50 est excitée par une boucle de couplage, non apparente sur la figure 5, de façon similaire à la cavité 30.
La cavité de seconde harmonique 50 permet de donner à la distribution spatiale des ions au sein du paquet un profil plus proche de la distribution idéale.
Le système de déviation 60 comporte des inflecteurs électrostatiques et/ou magnétiques qui permettent de dévier les ions en sortie de la ligne d’injection de façon à les injecter avec la direction souhaitée dans la cavité accélératrice. De préférence, l’injection se fait horizontalement, dans le plan médian.
L’accélérateur selon l’invention peut trouver à s’utiliser dans de multiples applications nécessitant une intensité élevée du faisceau délivré, et en particulier dans les réacteurs pilotés par accélérateur.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à l’exemple de réalisation qui vient d’être décrit et l’on peut apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, l’accélérateur peut être utilisé pour produire des radioisotopes.
La ligne d’injection peut, dans une variante, être seulement double et non triple.
La ligne d’injection selon l’invention peut être utilisée pour alimenter des cavités accélératrices autres que celle décrite dans la demande WO 2014/068477 Al.
Les sources 11 peuvent être pilotées individuellement en fonction d’une lecture du courant à la sortie de la voie correspondante. L’intensité du faisceau à la sortie de l’accélérateur peut être pilotée en jouant sur l’intensité d’une seule des sources 11, ou en variante en modifiant l’intensité de plusieurs sources 11 à la fois. Le contrôle de l’intensité des sources peut s’effectuer en fonction de l’usure des filaments respectifs, ce qui est un autre avantage à la présence de sources multiples dans la ligne d’injection selon l’invention. Le cas échéant, seules deux sources sont utilisées simultanément, la troisième étant en réserve et permettant de remplacer l’une des deux autres sources lors d’un arrêt de celle-ci pour maintenance par exemple, ce qui accroît la fiabilité du fonctionnement de la ligne et permet un fonctionnement ininterrompu sur une plus longue période.
Pour réguler l’intensité de chaque voie de la ligne d’injection, et indirectement agir sur l’intensité du faisceau accéléré généré par l’accélérateur, on peut déphaser plus ou moins le signal excitateur des cavités résonnantes 50 de deuxième harmonique.
La cavité accélératrice est de préférence un résonnateur HF du type delta avec deux espaces accélérateurs, dits « gaps », ou du type « mono-gap » à un seul espace accélérateur. L’invention n’est toutefois pas limitée à une cavité particulière présentant un espace suffisant dans la région centrale.
Dans une variante non illustrée, on fait passer les ions d’abord dans la cavité résonnante de deuxième harmonique, puis dans la cavité résonnante de première harmonique.
Les ions accélérés peuvent être autres que H+, par exemple H2+ ou H-.

Claims

Revendications
1. Ligne d’injection multiple (1) pour cavité accélératrice de particules, comportant : au moins deux sources d’ions (11),
une cavité résonnante (30) de première harmonique, comportant une enceinte (38) et au moins deux tubes de glissement (34) associés chacun à une source respective (11), ces tubes de glissement (34) étant disposés dans l’enceinte, reliés électriquement entre eux et reliés par un conducteur (36) à l’enceinte,
des cavités résonnantes (50) de seconde harmonique, associées chacune à une source d’ion respective (11), comportant une enceinte et un tube de glissement (54) relié électriquement à l’enceinte par un conducteur (55).
2. Ligne selon la revendication 1 , le conducteur (36) de la cavité résonnante de première harmonique (30) étant quart d’onde.
3. Ligne selon l’une des revendications précédentes, le conducteur (36) de la cavité résonnante de première harmonique s’étendant autour des tubes de glissement (34).
4. Ligne selon l’une des revendications précédentes, le conducteur (55) de la cavité résonnante de seconde harmonique s’étendant autour du tube de glissement correspondant (54).
5. Ligne selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une alimentation haute fréquence reliée à la cavité résonnante de seconde harmonique, cette alimentation étant pilotée de manière à faire varier l’intensité du faisceau sortant de cette cavité en jouant sur la phase du courant d’excitation de cette cavité, délivré par l’alimentation.
6. Ligne selon l’une quelconque des revendications précédentes, le conducteur (36 ; 55) reliant le ou les tubes de glissement à l’enceinte de la cavité résonnante de première harmonique et/ou à l’enceinte de chaque cavité résonnante de deuxième harmonique étant parcouru par un fluide de refroidissement.
7. Ligne selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant trois sources d’ions (11).
8. Ligne selon l’une quelconque des revendications précédentes, les ions étant des ions
H+.
9. Accélérateur de particules, comportant : Une ligne d’injection multiple (1) telle que définie dans l’une quelconque des revendications précédentes,
Une cavité accélératrice pour accélérer les ions issus de la ligne d’alimentation multiple.
10. Procédé de production d’un faisceau accéléré, dans lequel des ions sont produits par une ligne d’injection telle que définie dans l’une quelconque des revendications précédentes et accélérés par une cavité accélératrice.
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