Les accélérateurs d’ions, dont protons, à très haute intensité (> 50 mA) trouvent de nombreuses applications dans divers champs de physique nucléaire ou de caractérisation des matériaux pour les applications médicales, nucléaires, etc. Le Département des Accélérateurs, de la Cryogénie et du Magnétisme (DACM) du CEA-Saclay est spécialiste de la conception et la réalisation de sources d’ions à très haute intensité.
Avec l’augmentation de l’intensité, ces sources deviennent de plus en plus complexes. Ainsi la maitrise de la qualité du faisceau devient critique, afin de limiter le dépôt de puissance et l’activation des éléments de l’accélérateur. Afin d’être en mesure de mieux comprendre et décrire ce faisceau, il est nécessaire de déterminer son émittance 4D, c’est-à-dire, à la fois la forme géométrique du faisceau mais aussi sa trajectoire. L’appareil permettant de faire cette mesure est appelée émittancemètre 4D.
Un tel dispositif basé sur un scintillateur a déjà été conçu et testé. Ce scintillateur convertit une partie du faisceau en une image, qui est ensuite captée par une caméra. Malheureusement, si cette technologie est fonctionnelle à haute énergie, elle ne convient pas en sortie de source, à faible énergie, car les couches de scintillation sont très rapidement endommagées par le flux d’ions.
La méthode de lecture par charge proposée dans cette thèse est inédite et profite de la synergie entre la recherche sur les détecteurs de particule pour la physique des hautes énergies et celle sur les sources de protons. Ainsi a la place d’une lecture par caméra, l’idée est de mesurer, à partir d’un PCB (circuit imprimé) placé directement dans le faisceau, le courant apporté par les ions. Cette méthode apporte la possibilité de lire ce courant en plusieurs milliers de positions afin d'obtenir l’émittance 4D. Le système d’acquisition rapide permettra également d’observer la variation temporelle de l’émittance pendant les phases de démarrage et d’arrêt de la source.
Ce dispositif sera utilisé en particulier pour l'analyse du faisceau produit par les sources ALISES développées par le laboratoire.