1ère étape – Générer des ions : On doit obtenir des particules chargées à partir des atomes qui sont neutres. Pour cela on va utiliser des sources d’ions. Sur ARRONAX, on utilisera une source de type ECR pour générer les particules chargées positivement, et une source de type « multiscup » pour les ions négatifs.
2ème étape – L’injection : Il faut maintenant amener les particules chargées au centre du cyclotron pour commencer l’accélération. Les ions arrivent verticalement dans le cyclotron et on doit les guider pour qu’ils se retrouvent dans le plan horizontal médian de la machine. Cette opération délicate est réalisée à l’aide d’un injecteur. C’est une pièce mécanique où réside une bonne part du savoir-faire du constructeur.
3ème étape – L’accélération : Un cyclotron doit être capable de générer un champ magnétique fort (pour ARRONAX, le champ est de 1,5 T). C’est lui qui permet de faire tourner les particules et de les maintenir à l’intérieur de la machine. La forme des pôles est optimisée pour garder une bonne qualité « optique » du faisceau (focalisation). Il doit aussi supporter des champs électriques importants. Ces champs sont variables (haute fréquence – HF ou RF – quelques dizaines de MHz). Le champ est appliqué entre des électrodes qui sont appelées des D (dees). Cette dénomination provient de la forme des premières électrodes qui ressemblaient à la lettre D (photo ci-contre). Entre les électrodes, la tension est de l’ordre de 50 000 V. Pour accélérer les différents types de particules, on peut utiliser soit la fréquence nominale de la HF, soit ses harmoniques.
4ème étape – L’extraction : On utilise soit un éplucheur composé d’une feuille mince de carbone placée au bout d’une canne, soit un déflecteur électromagnétique placé sur la périphérie du cyclotron. Sur ARRONAX, lorsque l’on utilisera des particules négatives, il sera possible d’extraire simultanément 2 faisceaux diamétralement opposés qui pourront, en plus, avoir des énergies et des intensités différentes. Chacun de ces faisceaux peut être amené dans 3 salles d’expérience.
