BE1020221A5 - Accelerateur de particules et methode de maintenance d'un accelerateur de particules. - Google Patents

Abstract

Accélérateur de particules (1) comprenant une chambre d'accélération (5) permettant d'accélérer des particules produites par une source de particules située au voisinage d'un axe central (3) de l'accélérateur, perpendiculaire à un plan médian (4), sous l'action combinée d'un champ magnétique créé par deux pôles et un champ électrique perpendiculaire audit champ magnétique, dans lequel ladite source de particules (9) est comprise et supportée par une structure de support (15 et 16) qui permet de positionner ladite source de particules dans la région centrale au voisinage de l'axe central (3) de ladite chambre d'accélération (5); caractérisé en ce que : l'ensemble de source (11) comprenant ladite source de particules (9) et la structure de support (15 et 16) est mobile de manière à être positionné comme unité dans ladite chambre d'accélération ou de manière à être extrait comme unité hors de ladite chambre d'accélération par un mouvement s'effectuant de manière radiale dans le plan médian (4).

Description

Accélérateur de particules et méthode de maintenance d'un accélérateur de particules

DOMAINE TECHNIQUE

[001] La présente invention se rapporte globalement à un accélérateur de particules et à une méthode de maintenance d'un tel accélérateur et, plus particulièrement, à un ensemble de source pour un accélérateur de particules.

DESCRIPTION DE L'ETAT DE LA TECHNIQUE

[002] Les accélérateurs de particules circulaires comme les cyclotrons ou les synchrocyclotrons ont généralement une structure comprenant deux bobines d'induction magnétique entourant radialement une cavité comprise entre deux pôles. Des particules sont produites dans une source de particules située au voisinage d'un axe central de l'accélérateur, pour être accélérées, dans un plan médian, perpendiculaire à l'axe central, suivant une trajectoire en forme de spirale, ceci sous l'action combinée d'un champ magnétique créé entre les deux pôles et d'un champ électrique perpendiculaire au champ magnétique et créé par une tension alternative haute fréquence entre des électrodes accélératrices couramment appelées dé et contre-dé.

[003] L'injection de particules dans un accélérateur de particules peut s'effectuer à l'aide d'une source externe de particules ou d'une source interne. Une source externe de particules nécessite une ligne d'injection traversant un des deux pôles de l'accélérateur selon l'axe central perpendiculaire au plan médian et au bout de laquelle se trouve un inflecteur modifiant la trajectoire du faisceau de manière à ce que les particules effectuent une trajectoire en forme de spirale dans le plan médian. La ligne d'injection comprend par exemple 4 quadripôles pour la focalisation du faisceau. Ce moyen d'injection est assez compliqué à mettre en œuvre et nécessite un usinage particulier des pôles.

[004] Généralement l'utilisation d'une source interne de particules est préférée. Un exemple de source interne utilisée dans les accélérateurs de particules est une source PIG (Penning ionization gauge ou Jauge de Penning) à cathode froide. Un exemple de source PIG est décrit dans le document de F. Dworschak et. al, « An improved ion source for a compact cyclotron », EPAC1988, p. 1056-1058. Une source PIG comprend deux cathodes situées aux extrémités d'une anode cylindrique creuse comprenant une fente pour l'extraction des particules. Un gaz est injecté dans la source, les cathodes sont polarisées négativement par rapport à l'anode et émettent des électrons ionisant le gaz, créant un plasma. La fente de la source est positionnée à proximité d'une électrode d'extraction, communément appelée « puller », le « puller » étant polarisé par rapport à la source de manière à créer un champ électrique pour l'extraction des particules ionisées hors de la source. Le fonctionnement d'une source dans un cyclotron et un exemple d'une telle source utilisée dans un cyclotron du demandeur sont décrits de manière plus détaillée dans le document de W. Kleeven, « Injection and extraction for cyclotrons », CAS - CERN Accelerator School and KVI: Specialised CAS Course on Small Accelerators, Zeegse, The Netherlands, 24 May - 2 Jun 2005, pp.271-296.

[005] Les sources de particules subissent une érosion au cours du temps et doivent être remplacées périodiquement. Afin d'obtenir une qualité optimale de faisceau, et d'éviter que les particules sortant de la source n'entre en collision avec le puller ou avec la source lors des premiers tours d'orbite, la source soit être positionnée de façon précise par rapport au puller. Le document US7786442 présente une solution permettant le placement précis d'une source de particules dans un cyclotron. La source est montée sur un support comprenant un moyen de réglage de la position de la source, actionnable au moyen d'une vis moletée située en dehors de la cavité accélératrice du cyclotron.

[006] Le puller, comme les sources de particules, subit également une érosion au cours du temps et doit être remplacé périodiquement. Le positionnement du puller vis-à-vis de la source doit être réalisé de manière précise. Le document US7038403 décrit un outil de positionnement d'un puller réalisé en deux parties, une partie inférieure, et une partie supérieure détachable de la première partie. La partie supérieure étant proche de la trajectoire du faisceau, celle-ci s'érode plus vite que la partie inférieure et doit être remplacée plus fréquemment.

[007] Néanmoins, les opérations de maintenance telles que décrites ci-dessus nécessitent toujours un contrôle de la position de la source par rapport au puller, ainsi que l'ouverture du cyclotron pour le changement du puller ou de sa partie supérieure telle que décrite plus haut. Ce problème de positionnement d'une source par rapport au puller est assez critique dans le cas des synchrocyclotrons à champ magnétique élevé, où le diamètre de la source est généralement plus étroit que dans les cyclotrons. En effet, plus le champ magnétique d'un synchrocyclotron est élevé, plus le rayon de courbure des trajectoires prises par les particules à la sortie de la source diminue. Le diamètre de la source est minimisé de manière à ce que la trajectoire prise par les particules ne rencontre pas les parois de la source. La forme du puller et sa position par rapport à la source est également optimisée de manière à ce que la trajectoire prise par les particules contourne le puller. Lorsque l'on insère radialement une source de diamètre réduit dans une chambre accélératrice d'un accélérateur, la position de cette source doit être la plus précise possible par rapport au puller. Ces dispositifs pour le positionnement précis d'une source vis-à-vis d'un puller tels que décrits ci-dessus, nécessitent un réglage minutieux suivi de tests de faisceau. De plus, les plaques formant le dé d'un synchrocyclotron sont soumises à une tension haute fréquence variable et sont susceptibles de bouger par rapport à la source lors du fonctionnement du synchrocyclotron. Si le puller est en contact avec les plaques du dé, le mouvement des plaques peut entraîner une variation de la position du puller par rapport à la source et avoir un impact sur l'extraction des particules hors de la source.

[008] Le document de R. Galiana, "The proton source for the improved CERN synchro-cyclotron", Fifth International cyclotron conference, Oxford, 17-20 september 1969, Proceedings, London, Butterworths, 1971, p. 728-735, décrit une région centrale d'un synchro-cyclotron, ladite région centrale comprenant une source dont la position est ajustée avec le puller. Ladite région centrale fait partie d'un assemblage cylindrique s'insérant de manière axiale dans le synchrocyclotron. Un tel assemblage nécessite un forage dans au moins un des pôles du synchrocyclotron pour insérer la région centrale et faire passer un conduit de gaz pour l'alimentation de la source.

[009] Dans le cas des synchrocyclotrons à haut champ magnétique, il devient impossible ou très difficile de dessiner la région centrale du synchrocyclotron, car le champ magnétique très élevé entraîne une diminution du rayon des premières orbites prises par les particules, de manière telle que les particules n'arrivent pas à contourner la source d'ion au premier tour. De plus, le forage du trou dans un des pôles du synchrocyclotron modifie localement le champ magnétique au centre de la cavité accélératrice, où le champ magnétique au voisinage de la source s'accroît initialement avec le rayon jusqu'à un maximum, puis retombe légèrement avec le rayon. L'index de focalisation de champ est donc initialement négatif ce qui provoque une défocalisation de la trajectoire des particules sur un court rayon. Cet effet augmente avec le rayon de la source, d'où la nécessité de minimiser le diamètre du trou dans la culasse et le diamètre de la source, ce qui réduit la capacité de production de particules. Aussi, il est nécessaire d'insérer des pièces métalliques circulaires de compensation de champ magnétique, couramment appelées « shims ».

[0010] Le dispositif de la présente invention a pour but de permettre une maintenance rapide de la source et/ou du puller, tout en gardant un positionnement précis de la source vis-à-vis du puller de manière à éviter la collision de particules avec la source ou le puller.

[0011] Le dispositif de la présente invention a également pour but de permettre le positionnement précis d'une source sans avoir recours au forage axial dans un des pôles de 1'accélérateur.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

[0012] La présente invention propose un ensemble de source pour un accélérateur de particules avec un plan médian perpendiculaire à l'axe de l'accélérateur comprenant une chambre d'accélération. Cet ensemble de source comprend au moins une source de particules et une structure de support apte à maintenir la source de particules et à la positionner dans une région centrale de la chambre d'accélération.

[0013] Selon un premier aspect de l'invention, la structure de support supporte, à proximité de ladite source de particules, une électrode extractrice, de façon à ce qu'à l'aide de leur structure de support commune, ladite source de particules et ladite électrode extractrice puissent être positionnées comme unité dans ladite région centrale de ladite chambre d'accélération et éventuellement être extraites hors de la région centrale de ladite chambre d'accélération. Cet ensemble de source est donc de préférence mobile. Le déplacement s'effectue de préférence radialement dans le sens du plan médian. De préférence, l'ensemble de source comporte également un plan médian. De préférence, lorsque l'ensemble de source est positionné dans la région centrale de la chambre d'accélération, les plans médians respectivement de l'accélérateur de particules et de l'ensemble de source concordent.

[0014] Ledit accélérateur de particules comprend une première électrode accélératrice (communément appelée dé) isolé de ladite source, le dé comprenant une paire de premières plaques-électrodes agencées et espacées symétriquement par rapport au plan médian de l'accélérateur de particules. Au moins une des dites plaques électrodes du dé est découpée en plusieurs portions et la structure de support est avantageusement équipée d'au moins une portion de plaque électrode du dé, électriquement connectée à ladite électrode extractrice et apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions de plaque-électrode dudit dé, lorsque la structure de support est introduite dans la chambre d'accélération.

[0015] De préférence, la structure de support comprend deux portions de plaque électrodes du dé, positionnées de préférence symétriquement par rapport au plan médian de l'ensemble de source et aptes à entrer en contact respectivement avec la ou les autres portions des deux plaques-électrodes dudit dé, lorsque la structure de support est introduite dans la chambre d'accélération.

[0016] De préférence, lorsque l'accélérateur est un synchrocyclotron, lesdites plaques électrodes du dé présentent un profil de manière à délimiter entre elles un espace, qui diminue progressivement en direction de ladite source de particules à partir d'un rayon centré sur la source.

[0017] De préférence, l'accélérateur de particules comprend une deuxième électrode accélératrice appelée contre-dé et isolée de la source, le contre-dé comprenant une paire de plaques-électrodes agencées et espacées symétriquement par rapport audit plan médian de l'accélérateur. Au moins une des dites plaques électrodes du contre-dé est découpée en plusieurs portions et la structure de support est avantageusement équipée d'au moins une portion de plaque électrode du contre-dé apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions de plaque-électrode dudit contre-dé, lorsque la structure de support est introduite dans la chambre d'accélération.

[0018] De préférence, la structure de support comprend deux portions de plaque électrode du contre-dé positionnées symétriquement par rapport au plan médian de l'ensemble de source et aptes à entrer en contact respectivement avec la ou les autres portions des deux plaques-électrodes dudit contre-dé, lorsque la structure de support est introduite dans la chambre d'accélération.

[0019] De préférence, lorsque l'accélérateur est un synchrocyclotron, lesdites plaques électrodes du contre-dé présentent un profil de manière à délimiter entre elles un espace, qui diminue progressivement en direction de ladite source de particules à partir d'un rayon centré sur la source.

[0020] De préférence, la structure de support comprend un bras supérieur et un bras inférieur, de préférence positionnés symétriquement par rapport au plan médian de l'ensemble de source.

[0021] De préférence, lesdits bras supérieur et inférieur sont positionnés dans une direction parallèle au plan médian de l'ensemble de source.

[0022] De préférence, le bras supérieur et le bras inférieur comprennent des conduites d'alimentation en gaz de ladite une source de particules.

[0023] De préférence, le bras supérieur et le bras inférieur comprennent des cathodes positionnées de part et d'autre de ladite source de particules.

[0024] De préférence, la source est une source PIG (Penning Ion Gauge ou Jauge de Penning) à cathode froide.

[0025] La présente invention se rapporte selon un deuxième aspect à un accélérateur de particules ayant un plan médian et comprenant une chambre d'accélération et un ensemble de source ayant également un plan médian. L'ensemble de source présente une ou plusieurs caractéristiques mentionnées précédemment. Avantageusement, cet ensemble de source est mobile de manière à être positionné dans ou extrait hors de ladite chambre d'accélération. De préférence, le positionnement de l'ensemble de source dans la chambre d'accélération s'effectue de manière à ce que les plans médians de l'accélérateur de particules et de l'ensemble de source coïncident.

[0026] L'accélérateur comprend un canal 25 traversant les retours de flux 7 et permettant l'introduction ou l'extraction de l'ensemble de source par rapport à l'axe central de l'accélérateur. De préférence, ledit canal 25 permet une introduction de l'ensemble de source de manière radiale.

[0027] De préférence, ledit accélérateur est un synchrocyclotron.

[0028] De préférence, l'accélérateur comprend un sas qui permet l'introduction dudit ensemble de source dans ladite chambre d'accélération ou l'extraction dudit ensemble de source hors de ladite chambre d'accélération.

[0029] Enfin, la présente invention se rapporte également selon un autre aspect à une méthode de maintenance d'un accélérateur de particules comprenant les étapes suivantes : a) extraction dudit ensemble de source hors de ladite chambre d'accélération ; b) remplacement de ladite source de particules et/ou de ladite électrode extractrice ; et c) introduction dudit ensemble de source dans ladite chambre d'accélération.

[0030] De préférence, la maintenance de l'accélérateur de particules comprend les étapes suivantes: a) extraction dudit ensemble de source hors de ladite chambre d'accélération par ledit sas, qui est isolé de l'atmosphère et en communication avec ladite chambre d'accélération ; b) isolation dudit sas de ladite chambre d'accélération ; c) mise sous pression atmosphérique dudit sas ; d) extraction dudit ensemble de source hors dudit sas ; e) remplacement de ladite source de particules et/ou de ladite électrode extractrice ; f) placement dudit ensemble de source dans ledit sas ; g) isolation dudit sas par rapport à l'atmosphère ; h) mise sous vide dudit sas ; i) mise en communication dudit sas avec ladite chambre d'accélération ; et j) introduction dudit ensemble de source dans ladite chambre d'accélération.

DESCRIPTION DES FIGURES

[0031] D'autres caractéristiques et avantages résulteront de la description détaillée d'exécutions préférées de l'invention à l'aide des dessins en annexe, dans lesquels : - Fig. 1 est une coupe schématique d'un accélérateur de particules comprenant un ensemble de source selon la présente invention représenté dans une première position (position opérationnelle), le plan de coupe étant perpendiculaire au plan médian dans lequel les particules sont accélérées et passe par l'axe central de l'accélérateur ; - Fig. 2 est une coupe qui correspond à celle de la Fig.

1, l'ensemble de source étant représenté dans une seconde position (position extraite) ; - Fig. 3 est une coupe schématique de l'accélérateur de particules, l'ensemble de source étant représenté dans la première position selon la Fig. 1 (position opérationnelle) , mais le plan de coupe est parallèle au plan médian de l'accélérateur ; et - Fig. 4 est une coupe qui correspond à celle de la Fig. 3, l'ensemble de source étant représenté dans sa seconde position selon la Fig. 2 (position extraite).

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

[0032] Les Figures servant à illustrer l'invention montrent un accélérateur circulaire globalement identifié avec la référence 1, comme par exemple un cyclotron ou un synchrocyclotron. La référence 3 identifie un axe central de l'accélérateur 1, et la référence 4 un plan médian de l'accélérateur qui est perpendiculaire à l'axe central 3.

[0033] Un tel accélérateur 1 comprend généralement un circuit magnétique comprenant deux pôles magnétiques 2, 2', séparés par un entrefer et agencés symétriquement de part et d'autre du plan médian 4, des bobines d'induction magnétique 6 qui entourent lesdits pôles magnétiques 2, 2', et un circuit de retour de flux 7, qui ferme le circuit magnétique.

[0034] Ledit entrefer entre lesdits pôles 2, 2', comprend une paire d'électrodes accélératrices 8, 12, couramment appelées dé 8 et contre-dé 12 formés par des plaques électrode agencées symétriquement par rapport au plan médian 4, formant une chambre d'accélération 5. Un champ électrique alternatif est créé entre le dé 8 et le contre-dé 12, perpendiculairement au champ magnétique entre les pôles 2, 2', de telle sorte à accélérer des particules dans le plan médian 4 suivant une trajectoire en forme de spirale.

[0035] Les particules a âuu élérer sont produites par une source de particules 9, agencée dans une région centrale de la chambre d'accélération 5. Cette source de particules 9 comprend une fente qui est positionnée à proximité d'une électrode extractrice 10, communément appelée « puller ». Le puller 10 est polarisé par rapport à la source de particules 9, de manière à créer un champ électrique pour l'extraction des particules ionisées hors de la source de particules 9.

[0036] Selon un aspect de l'invention, la source de particules 9 et le puller 10 ont une structure de support commune 15, 16, qui permet de positionner la source de particules 9 et le puller 10 comme unité pré-assemblée dans la région centrale de la chambre d'accélération 5. La source de particules 9 et le puller 10 font plus particulièrement partie d'un ensemble de source, repéré globalement par la référence 11. Cet ensemble de source 11 peut être introduit dans et extrait hors de la chambre d'accélération 5 à travers un canal 25 traversant le circuit de retour de flux 7. De préférence, ledit canal 25 permet l'introduction de l'ensemble de source 11 de manière radiale.

[0037] Au moins une des dites plaques électrodes du dé 8 est découpée en plusieurs portions 8a, 8b et la structure de support 15, 16 est avantageusement équipée d'au moins une portion 8b de plaque électrode du dé 8, électriquement connectée à ladite électrode extractrice 10 et apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions 8a de plaque-électrode dudit dé, lorsque la structure de support 15, 16 est introduite dans la chambre d'accélération 5.

[0038] L'ensemble de source 11 sera maintenant décrit plus en détail à l'aide des Fig. 1 et Fig. 2. Sa structure de support commune comprend avantageusement un bras superieur 15 et un bras inférieur 16 pour une insertion de manière radiale dans la chambre d'accélération 5. La source de particules 9 est avantageusement une source PIG (Penning

Ion Gauge, ou Jauge de Penning) à cathode froide, qui est positionnée de manière substantiellement perpendiculaire par rapport aux bras 15, 16. Ces bras 15, 16 comprennent aussi des cathodes 19, qui sont positionnées de part et d'autre de la source de particules 9, ainsi que des conduits de gaz 18, qui traversent les bras pour alimenter la source de particules 9 avec un gaz.

[0039] L'extrémité avant de l'ensemble de source 11 est équipée d'une paire de portions 8b de plaques électrodes du contre dé 8, qui sont supportées par les bras 15, 16, de façon à être symétriques par rapport au plan médian 4, lorsque l'ensemble de source 11 est dans sa position opérationnelle montrée sur les Fig. 1 et Fig. 3. Ces portions 8b de plaques électrodes du contre dé 8 sont aptes à entrer en contact avec les portions 8a fixes de plaques électrodes du dé 8, lorsque l'ensemble de source 11 est introduit dans sa position opérationnelle montrée sur les Fig. 1 et Fig. 3.

[0040] Sur les Fig. 3 et Fig. 4, on voit que les portions fixes 8a des plaques électrode du dé 8 présentent des logements dont la forme est complémentaire à la forme des portions 8b des plaques électrodes du dé montées sur les bras 15, 16. Le contact électrique entre les portions fixes 8a des plaques électrodes du dé 8 et les portions 8b des plaques électrodes du dé montées sur la structure de support 15, 16 est établi de préférence par des contacts RF.

[0041] Les portions 8b de plaques électrode du dé 8 montées sur la structure de support 15, 16 sont électriquement connectées au puller 10. Il s'ensuit que le puller 10 est connecté électriquement aux portions fixes 8a de plaques électrode du dé 8, lorsque l'ensemble de source 11 est introduit dans sa position opérationnelle montrée sur les Fig. 1 et Fig. 3.

[0042] La position de la source de particules 9 vis-à-vis du puller 10 est calculée de telle manière à optimiser la trajectoire des particules sortant de la source de particules 9 et à éviter que ces particules entrent en collision avec le puller 10 ou retombent sur la source de particules 9.

[0043] Il sera apprécié qu'avec l'ensemble de source 11, la position du puller 10 par rapport à la source de particules 9 peut être ajustée à l'extérieur de l'accélérateur 1, que cette position prédéfinie ne change plus pendant le montage de l'ensemble de source 11 dans la chambre d'accélération 5, et qu'un mouvement des plaques électrode du dé 8, en fonctionnement de l'accélérateur, n'a plus guère d'influence sur l'ajustement entre le puller 10 et a source de particules 9.

[0044] Lorsque la source de particules 9 et/ou le puller 10 doivent être remplacés, l'ensemble de source 11 est extrait de l'accélérateur 1, la source de particules 9 et/ou le puller 10 sont remplacées, et l'ensemble de source 11 est réintroduit dans l'accélérateur. L'ensemble de source 11 comprend avantageusement des emplacements pré-aménagés pour la source de particules 9 et le puller 10, permettant leur positionnement précis et facile. L'ensemble de source 11 permet donc une maintenance rapide de la source de particules 9 et/ou du puller 10, tout en garantissant un positionnement précis de la source de particules 9 par rapport au puller 10.

[0045] Selon un aspect avantageux, au moins une des dites plaques électrodes du contre-dé 12 est découpée en plusieurs portions 12a, 12b, 12c et la structure de support 15, 16 est avantageusement équipée d'au moins une portion 12b de plaque électrode du contre-dé 12 apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions 12a, 12c de plaque-électrode dudit contre-dé 12, lorsque la structure de support 15, 16 est introduite dans la chambre d'accélération.

[0046] Selon un aspect avantageux, chacun des bras 15 et 16 de l'ensemble de source 11 supporte une portion 12b de plaque électrode du contre-dé isolée électriquement de la source 9 et du dé 8.

[0047] Les Fig. 3 et Fig. 4, montrent un exemple de découpage en plusieurs portions des plaques électrodes du dé 8a, 8b et des plaques électrodes du contre-dé 12a, 12b, 12c. Ces figures 3 et 4 sont présentées à titre indicatif et ne constituent pas une limitation sur le mode de découpage de ces plaques.

[0048] Sur les Fig. 1 et Fig. 2 on voit qu'à proximité de la source de particules 9, les plaques électrodes du dé 8 et du contre dé 12 délimitent entre elles un espace dont la hauteur diminue progressivement en se rapprochant de ladite source de particules 9. Un tel profil a pour effet de confiner le champ électrique entre le dé 8 et le contre dé 12 au voisinage de la source de particules 9.

[0049] Il sera noté que l'accélération de la particule est directement proportionnelle à l'intensité du champ électrique entre le dé 8 et le contre dé 12. La source de particules 9 est placée à un potentiel de zéro ou proche de zéro entre le dé 8 et le contre dé 12. Lorsque les particules sortent de la source de particules 9 sous l'effet du champ électrique entre la source de particules 9 et le puller 10, le champ électrique doit être suffisamment important pour donner l'accélération nécessaire aux particules, de telle sorte que le rayon de courbure de leur trajectoire à la sortie de la source soit suffisamment grand pour que les particules ne retombent pas sur la source de particules 9. Après avoir effectué au moins un tour autour de la source de particules 9, la trajectoire des particules doit aussi contourner le puller 10. Après quelques tours autour de la source de particules 9 selon une trajectoire en spirale, les particules ont acquis une certaine accélération et ont tendance à se repousser entre elles. Le faisceau ou paquet de particules s'élargit, c'est ce que l'on appelle l'effet de charge. Afin d'éviter toute collision entre les particules et les plaques électrodes du dé 8 et du contre-dé 12, la distance entre les plaques électrodes du dé 8 augmentent en s'éloignant de la source de particules 9, de même que la distance entre les plaques électrodes du contre-dé 12. Préférablement ces distances augmente jusqu'à un certain rayon inférieur au rayon de la cavité d'accélération 5. La diminution d'intensité du champ électrique qui en résulte a peu d'impact sur l'accélération des particules, puisque ces dernières ont déjà acquis lors des premiers tours une accélération suffisante pour effectuer leur trajectoire en spirale.

[0050] Le dé 8 qui est relié à un générateur radiofréquence 22 et avantageusement aussi relié à un générateur de tension continue de quelques kilovolts, ceci afin de supprimer l'effet « multipactor ». Cet effet multipactor est causé par la polarisation RF du dé 8, qui provoque des décharges avec la capacité· de la ligne de transmission, qui créent des électrons et entrent en résonnance, ce qui peut provoquer 1'échauffement du dé 8 à certains endroits, endommager à terme le dé 8 et perturber la trajectoire du faisceau. Afin de supprimer cet effet, le dé 8 est soumis à une tension continue de quelques kilovolts, qui se superpose à la tension HF. Le contre-dé 12 est également soumis à la même tension continue que le dé 8, afin d'éviter une déviation du faisceau lors des premiers tours.

[0051] L'accélérateur de la présente invention peut être indifféremment un cyclotron ou un synchrocyclotron, la configuration de l'ensemble de source 11 étant adaptée en fonction du type d'accélérateur.

[0052] L'ensemble de source 11 tel que décrit ci-dessus peut être utilisé avantageusement par exemple pour un synchrocyclotron dont le champ magnétique moyen produit dans la chambre d'accélération est compris entre 4 et 7 Tesla, l'entrefer entre les deux pôles du synchrocyclotron présentant un profil substantiellement symétrique par rapport audit plan médian, et dont la hauteur varie radialement, ledit profil de l'entrefer comportant successivement à partir dudit axe central : une première portion circulaire, de rayon R2, centrée sur ledit axe central, dont la hauteur de l'entrefer au centre est de hauteur Hcentre/ et croît progressivement, à partir d'un rayon RI, jusqu'à une hauteur maximum Hmax à l'extrémité du rayon R2; une seconde portion annulaire où la hauteur de l'entrefer décroît progressivement jusqu'à une hauteur Hbords aux bords des dits pôles ; ladite hauteur Hcentre de l'entrefer au centre de ladite première portion circulaire (7) étant supérieure à 10 cm, et le rapport de ladite hauteur maximale Hmax sur la dite hauteur Hcentre étant compris entre 1,1 et 1,5.

[0053] Dans un mode de réalisation préféré, l'accélérateur comprend un sas 21, situé en dehors de la chambre d'accélération 5 dans le prolongement du canal 25 utilisé pour l'introduction de l'ensemble de source 11 dans la chambre d'accélération 5, et pour l'extraction de l'ensemble de source hors de la chambre d'accélération 5. Ce sas 21 permet d'effectuer la maintenance d'une source de particules 9 et/ou d'un puller 10 sans compromettre le vide à l'intérieur de la chambre d'accélération 5. La référence 25 repère une porte de sas qui permet d'isoler le sas 21 de façon étanche de la chambre d'accélération 5.

[0054] Avec un tel sas 21, le remplacement d'une source de particules 9 et/ou d'un puller 10 se fait avantageusement comme suit : a) extraction de l'ensemble de source 11 hors de la chambre d'accélération dans le sas 21, qui est isolé de l'atmosphère et en communication avec la chambre d'accélération 5 ; b) isolation du sas 21 de la chambre d'accélération 5, en fermant la porte de sas 25 ; c) mise sous pression atmosphérique du sas 21 ; d) extraction de l'ensemble de source 11 hors du sas 21 ; e) remplacement de la source de particules 9 et/ou de l'électrode extractrice 10 ; f) placement de l'ensemble de source 11 dans le sas 21 ; g) isolation du sas 21 par rapport à l'atmosphère ; h) mise sous vide du sas 21 ; i) mise en communication du sas 21 avec la chambre d'accélération 5, en ouvrant la porte de sas 25 ; et j) introduction de l'ensemble de source 11 dans la chambre d'accélération 5, la pièce métallique 13 de l'ensemble de source 11 se connectant au dé 8 via les contacts RF.

LISTING DES RÉFÉRENCES NUMÉRIQUES DES FIGURES

1) Accélérateur de particules 2) Pôles 3) Axe central 4) Plan médian 5) Chambre d accélération 6) Bobines 7) Retours de flux 8) dé - Première électrode accélératrice composée d'une paire de plaques électrodes - Portions fixes de plaques électrodes du dé (8a) - Portions de plaques électrodes du dé montées sur la structure de support de l'ensemble de source (8b) 9) Source de particules 10) Extracteur - Puller - Electode extractrice 11) Ensemble de source 12) Contre-dé - Seconde électrode accélératrice composée d'une seconde paire de plaques-électrodes - Portions fixes de plaques électrodes du contre dé (12a, 12c) -portions de plaques électrodes du contre-dé montées sur la structure de support de l'ensemble de source (12b) 15) Premier bras de la structure de support 16) Deuxième bras de la structure de support 18) Alimentation gaz 19) Cathode 21) Sas

22) Alimentation RF

23) Ligne de transmission 24) Support contre-dé 25) Canal

Claims (2)

1. Accélérateur de particules (1) comprenant une chambre d'accélération (5) permettant d'accélérer des particules produites par une source de particules située au voisinage d'un axe central (3) de l'accélérateur, perpendiculaire à un plan médian (4), sous l'action combinée d'un champ magnétique créé par deux pôles et un champ électrique perpendiculaire audit champ magnétique, dans lequel ladite source de particules (9) est comprise et supportée par une structure de support (15 et 16) qui permet de positionner ladite source de particules dans la région centrale au voisinage de l'axe central (3) de ladite chambre d'accélération (5) ; caractérisé en ce que : l'ensemble de source (11) comprenant ladite source de particules (9) et la structure de support (15 et 16) est mobile de manière à être positionné comme unité dans ladite, chambre d'accélération ou de manière à être extrait comme unité hors de ladite chambre d'accélération par un mouvement s'effectuant de manière radiale dans le plan médian (4).

2. Accélérateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première électrode accélératrice appelée dé (8) et comprenant une paire de premières plaques-électrodes agencées et espacées symétriquement par rapport audit plan médian (4) les dites plaques électrodes étant découpées en plusieurs portions (8a, 8b) et dans lequel ladite structure de support (15, 16) est équipée d'une portion (8b) de plaque électrode du dé (8) électriquement connectée à ladite électrode extractrice (10) et apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions (8a) de plaque-électrode dudit dé (8), lorsque la structure de support (15, 16) est introduite dans la chambre d'accélération.

3. Accélérateur de particules (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième électrode accélératrice appelée contre-dé (12) et comprenant une deuxième paire de plaques-électrodes agencées et espacées symétriquement par rapport audit' plan médian (4), lesdites plaques-électrodes du contre dé étant découpées en plusieurs portions (12a, 12b, 12c) et dans lequel ladite structure de support (15, 16) est équipée d'une portion (12b) de plaque électrode du contre dé (12) isolée électriquement des plaques-électrodes du dé (8) ainsi que de la source (9) et apte à former un contact électrique avec la ou les autres portions (12a, 12c) de plaque-électrode dudit contre-dé (12), lorsque la structure de support (15, 16) est introduite dans la chambre d'accélération (5).

4. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite structure de support (15, 16) comprend un bras supérieur (15) et un bras inférieur (16).

5. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bras supérieur (15) et ledit bras inférieur (16) comprennent des conduites d'alimentation en gaz (18) de "I :=> H -ΐ Ή Λ nnû ΟΛΙτν^ΰ λπ! ος; / Q \ -J- Λ- -1- *— ^O ' U J- V./Vrf V-*'— \ S / ·

6. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bras supérieur (15) et ledit bras inférieur (16) comprennent des cathodes (19) positionnées de part et d'autre de ladite source de particules (9).

7. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite source (9) est une source PIG (Penning Ion Gauge ou Jauge de Penning) à cathode froide.

8. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites plaques électrodes du dé (8) et du contre-dé (12) présentent un profil de manière à délimiter entre elles un espace, qui diminue progressivement en direction de ladite source (9) de particules à partir d'un rayon centré sur la source (9).

9. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un canal (25) traversant radialement les retours de flux (7) permettant l'introduction ou l'extraction de l'ensemble de source (11) par rapport à l'axe central de l'accélérateur (1).

10. Accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un sas (21) situé dans le prolongement dudit canal (25), ledit sas (21) permettant l'introduction dudit ensemble de source (11) dans ladite chambre d'accélération (5) ou l'extraction dudit ensemble de source (11) hors de ladite chambre d'accélération (5).

11. Méthode de maintenance d'un accélérateur de particules (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : - extraction dudit ensemble de source (11) hors de ladite chambre, d'accélération (5) ; remplacement de ladite source de particules (9) et/ou de ladite électrode extractrice (10) ; et introduction dudit ensemble de source (11) dans ladite chambre d'accélération (5).

2. Méthode de maintenance d'un accélérateur de particules (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on procède aux étapes suivantes : - extraction de l'ensemble de source (11) est extrait hors de ladite chambre d'accélération (5) vers ledit sas (21), qui est isolé de l'atmosphère et en communication avec ladite chambre d'accélération -(5) ; - isolation dudit sas (21) de ladite chambre d'accélération (5) ; - mise sous pression atmosphérique dudit sas (21) ; - extraction dudit ensemble de source (11) hors dudit sas (21) ; - remplacement de ladite source de particules (9) et/ou de ladite électrode extractrice (10) ; - placement dudit ensemble de source (11) dans ledit sas (21) ; - isolation dudit sas (21) par rapport à l'atmosphère ; - mise sous vide dudit sas (21) ; - mise en communication dudit sas (21) avec ladite chambre d'accélération (5) ; et - introduction dudit ensemble de source (11) dans ladite chambre d'accélération (5).