Production de faisceaux d'anions de meilleure qualité
À terme, les nouvelles techniques en cours de développement permettront de produire des faisceaux de particules avec l'émittance la plus basse possible lorsque des ions hydrogène négatifs sont accélérés et soumis à une compression magnétique. Dans ce contexte, le cinquième programme-cadre (5e PC) a financé une partie du projet HP NIS, pour répondre au défi technique de la prochaine génération d'accélérateurs à protons de forte puissance. Plusieurs équipes de laboratoires européens ont proposé leur expérience et leur expertise pour concevoir les sources d'ions hydrogène négatifs avec une fiabilité encore jamais atteinte. Les chercheurs de l'université de Francfort en Allemagne ont ainsi fourni une série d'instruments de diagnostic pour assurer une mesure détaillée des propriétés du faisceau d'ions. Ceci impose d'utiliser des techniques non destructives afin de conduire des mesures en temps réel pendant le fonctionnement de l'accélérateur. Les ions hydrogène négatifs permettent de tels diagnostics non destructifs, grâce à l'effet de photodétachement. Ainsi, l'interaction entre les ions hydrogène négatifs et un rayon laser d'une longueur d'onde de 600 à 1100nm conduit à séparer l'électron supplémentaire de l'anion, créant un petit nombre d'atomes neutres. L'application d'un autre champ magnétique permet alors de séparer les électrons détachés, les ions et les atomes neutres. De plus, le nombre et la distribution des électrons détachés et des atomes neutres peuvent être analysés pendant l'utilisation du faisceau d'ions. Différents systèmes de détecteurs à résolution spatiale ont été conçus pour étudier la distribution de densité des atomes neutralisés, en trois dimensions. Étant donné que les photons du laser et les électrons détachés ne transfèrent pas d'impulsion significative aux atomes neutralisés, la distribution restera identique à celle du faisceau d'ions primaire. Un scintillateur temps de vol (TOF, de l'anglais time-of-flight) utilise les électrons détachés pour donner la densité de distribution transversale et longitudinale du faisceau d'ions primaire. En association avec un système de camera à transfert de charge (CCD), un deuxième scintillateur à résolution spatiale a détecté les atomes neutralisés pour estimer l'émittance transverse. Les expériences conduites par les laboratoires de l'université de Francfort ont révélé les avantages des méthodes de diagnostic qui n'utilisent pas de parties mécaniques interceptant le faisceau d'ions, par rapport aux méthodes classiques.
