Etude d'un profileur optique de faisceaux intenses de protons par absorption laser

par Bruno Pottin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alex C. Mueller.

Soutenue en 2001

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

L'un des defis, dans les accelerateurs de faisceaux intenses de protons, est la mise au point et le test des diagnostics. La principale difficulte, vient de la puissance du faisceau qui deteriore tout instrument qui le capte. Les detecteurs choisis sont donc des systemes dits non interceptifs. Apres avoir introduit les caracteristiques de l'accelerateur utilise (chapitre i), les parametres definissant un faisceau de particules sont presentes (chapitre ii). Parmi ces derniers, le profil est une caracteristique de faisceau preponderante pour prevoir son transport. A la suite de la description des differents types de mesure de profil, leur impossible application aux faisceaux intenses est montree. De nouveaux phenomenes physiques doivent etre utilises pour le profileur. C'est ainsi que nous nous interessons au phenomene optique de luminescence. Cette lumiere produite lors de l'interaction des protons avec le gaz residuel et/ou injecte localement est une source d'information sur les caracteristiques du faisceau. Au cours des chapitres iii et iv, la luminescence est analysee tant sur le point experimental que theorique. Le chapitre v est une application directe des mesures spectroscopiques afin de mesurer, de maniere non-interceptive, le rendement de protons. A la suite des analyses spectrales, l'idee de profileur par absorption laser est developpee, tant sur le point theorique qu'experimental (chapitres vi et vii). L'absorption necessite l'utilisation d'etats metastables qui sont definis. Leur l'evolution, dans le temps et dans l'espace, a ete rigoureusement etudiee dans l'objectif de valider ou non, le concept de profileur optique. Le chapitre vii presente toute l'instrumentation necessaire a l'utilisation d'un laser et les premieres mesures faites sur faisceau. A la fin de la these, le premier profil acquis est presente. Il en decoule une critique experimentale, presentant les differentes sources d'erreurs ainsi que les solutions proposees.

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