Les accélérateurs d’ions légers (protons, deutons…), à très haute intensité (typiquement supérieure à 50 mA) trouvent de nombreuses applications dans divers champs de la physique. Du projet d’accélérateur dIFMIF, caractérisant les futurs matériaux pour les réacteurs à fusion, à IPHI-Neutrons, produisant des images par radiographie neutronique, le CEA est impliqué dans de nombreux projets nécessitant la conception et la réalisation de sources d’ions à très haute intensité. La demande croissante en intensité et en qualité de faisceau de ces sources d’ions nécessite de mieux comprendre et prédire leur fonctionnement.
Les sources d’ions sont composées d’une chambre à plasma insérée dans une bobine magnétique, dans laquelle est injecté un gaz chauffé par une onde RF. Les ions produits sont extraits de la chambre grâce à un champ électrique appliqué sur des électrodes d’extraction. Leur fonctionnement repose donc sur un grand nombre de paramètres. La détermination d’un jeu de paramètres idéal est très complexe à réaliser, et aucun logiciel ne permet aujourd’hui de prédire avec assurance le bon fonctionnement d’une source d’ions.
Le CEA travaille depuis plusieurs années à la conception d’un banc de test, BETSI, permettant de tester et d’optimiser diverses sources d’ions pour de futurs projets accélérateurs. Des campagnes expérimentales ont été réalisées, par le passé, sur ce banc de test, pour tester des jeux de paramètres de façon systématique.
Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de développer un code de simulation prenant en compte l’ensemble des paramètres que nous pourrons qualifier sur BETSI (sur les expériences passées ou de nouvelles). Nous pourrons alors utiliser le code pour proposer de nouvelles sources pour les nouveaux projets d’accélérateurs.