Il est impératif de travailler sous vide à l’intérieur d’un cyclotron.
Pour s’en rendre compte, il suffit d’imaginer ce qui se passerait si l’on avait de l’air dans la machine. Certaines particules accélérées pourraient interagir avec les molécules d’air par choc élastique et être déviées de leurs trajectoires. Elles iraient alors s’écraser sur les parois, entraînant une activation de la machine. D’autres, en interagissant avec les molécules d’air par échange de charge (changement de la charge de l’ion), ne suivraient plus la trajectoire voulue et seraient perdues. Enfin, la présence de molécules en quantité importante favorise l’apparition de claquage entre la masse et les différents éléments qui sont portés à haute tension. Il est impératif de travailler sous vide à l’intérieur d’un cyclotron. Dans un cyclotron la pression est de l’ordre de 10-6 à 10-8 mbar. Ceci est obtenu par l’intermédiaire d’un jeu de pompes, mais aussi en prenant soin d’utiliser des matériaux qui présentent un faible taux de dégazage. La différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur de l’enceinte du cyclotron est 105 Pascal et elle s’applique sur de grandes surfaces. Cela explique en partie l’épaisseur des parois qui est importante (de l’ordre de 2 cm d’acier). Ces épaisseurs contribuent en outre au blindage de la machine en atténuant fortement les rayonnements issus des réactions nucléaires qui peuvent avoir lieu dans le cyclotron.
Trajectoire d’une particule dans ARRONAX :
ARRONAX est composé de 4 secteurs magnétiques. La trajectoire des particules est courbée à l’intérieur d’un secteur. C’est une ligne droite entre deux secteurs (champ faible). Les particules sont accélérées 4 fois par tour. Sur la figure ci-dessous, on voit la trajectoire théorique attendue pour les cas extrêmes : Protons à 30 MeV ; Protons à 70 MeV ; Particules α à 70 MeV.
Pour aller plus loin :