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Thèses

Elodie Morin "Préparation des expériences de mesures de masses de grande précision avec le spectromètre de masse à base de pièges à ions MLLTRAP à ALTO".

Europe/Paris
100/-1-A900 - Auditorium Joliot Curie (IJCLab)

100/-1-A900 - Auditorium Joliot Curie

IJCLab

100
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Description

"Préparation des expériences de mesures de masses de grande précision avec le spectromètre de masse à base de pièges à ions MLLTRAP à ALTO"

Résumé :

Les masses nucléaires sont une des propriétés primordiales dans la compréhension de la structure du noyau atomique. Elles sont aussi importantes pour les calculs en astrophysique nucléaire simulant les processus de nucléosythèse. De grandes précisions sur les masses sont cependant requises pour que celles-ci soient utiles à l'étude de la structure nucléaire et de l'astrophysique nucléaire. Les pièges de Penning sont de performants outils pour effectuer des mesures de grande précision. Le principe de fonctionnement d'un piège de Penning est basé sur la superposition d'un champ magnétique et d'un champ électrostatique pour confiner des ions dans les trois dimensions de l'espace. 


Le spectromètre de masse à base de pièges de Penning MLLTRAP est en cours d'installation dans la plateforme de recherche ALTO à IJCLab à Orsay. Son premier objectif sera la mesure de masses d'isotopes d'argent autour de la fermeture de couche N = 82. Dans le cadre de la mise en service de MLLTRAP à ALTO, différents développements ont été effectués dans le but de faire de MLLTRAP un instrument de pointe avant son installation dans le hall DESIR au GANIL à Caen. Ces derniers concernent notamment l'implémentation de la récente méthode de détection PI-ICR et du contrôle et commande associé. Cette méthode est basée sur la projection du mouvement des ions piégés dans le plan transverse et nécessite un système de détection à la fois sensible et rapide. Des sources d'ions stables d'alcalins mono-chargés (133Cs+ et 85−87Rb+) ont aussi été conçues pour la mise en service de l'expérience et la calibration du champ magnétique dans les pièges de Penning.

Dans le cadre des collaborations entre le GSI et l'in2p3, une collaboration scientifique et technique entre l'expérience MLLTRAP et l'expérience SHIPTRAP a été mise en place. L'expérience SHIPTRAP est installée au GSI, à Darmstadt en Allemagne et est similaire à MLLTRAP. Les deux expériences réalisent des travaux de recherche et développement complémentaires tels que l'implémentation du PI-ICR à MLLTRAP, par exemple. Des données acquises lors de la préparation de la campagne expérimentale sur des isotopes super-lourds à SHIPTRAP en 2021 ont été analysées conjointement avec l'équipe de SHIPTRAP. Les isotopes analysés appartiennent à des chaînes de décroissance α, Fr-At-Bi, autour de A = 200. Leurs états fondamentaux ainsi que leurs états excités ont été observés et leur masses mesurées. Ces mesures ont permis de déterminer les énergies des états excités, encore inconnues dans le cas de la chaîne 206Fr-202At-198 Bi.

 

"Preparation of high precision mass measurement experiments with the double Penning trap mass spectrometer MLLTRAP at ALTO."

Abstract :

Nuclear masses are one of the essential properties for atomic nuclei structure understanding. They are also important for nuclear astrophysics calculations which model nucleosynthesis processes. High precision are however needed on the masses to be useful for nuclear structure and nuclear astrophysics studies. Penning traps are high-performance tools for high precision measurements. The principle of Penning traps is based on superimposing a magnetic  field and an electrostatic  field to confine ions in the 3-dimensional space.

The double Penning trap mass spectrometer MLLTRAP is being installed at the ALTO research facility at IJCLab at Orsay. Its first purpose will be the mass measurements of silver isotopes around N = 82 shell closure. Within the scope of MLLTRAP commissioning at ALTO, some developments have been made in order to maintain MLLTRAP as a state-of-the-art instrument before its installation in the DESIR hall at GANIL at Caen. The latter concerns the implementation of the novel PI-ICR method and it associated control system. This method is based on and requires a sensitive and fast detection system. Alkali stable ion sources ( 133 Cs et 85−87 Rb) were also developed to perform the experiment commissioning and calibrate the magnetic field inside the Penning traps.

In the framework of GSI-in2p3 collaborations, a scientific and technical collaboration between MLLTRAP and SHIPTRAP experiments have been set up. SHIPTRAP is installed at GSI, at Darmstadt in Germany and is similar to MLLTRAP. The two experiments perform complementary research and development activities as PI-ICR implementation at MLLTRAP, for example. Data acquired during the preparation of the experimental campaign on super-heavy isotopes at SHIPTRAP in 2021 have been analyzed together with SHIPTRAP team members. The analyzed isotopes belong to Fr-At-Bi α -decay chains around A = 200 . Their ground states as well as their excited states have been observed and their masses measured. These measurements allowed to determine excited states energies, still unknown up to now in 206Fr-202At-198Bi case.

 

Organized by

Membres du jury :
- Bertram Blank, Rapporteur & Examinateur, LP2i Bordeaux - Université de Bordeaux
- Xavier Fléchard, Rapporteur & Examinateur, LPC Caen - Université de Caen
- Elias Khan, Examinateur, IJCLab - Université Paris-Saclay
- Barbara Sulignano, Examinatrice, CEA-Irfu - Université Paris-Saclay
- Pierre Delahaye, Examinateur, GANIL - Université de Caen

Encadrants :
- Enrique Minaya Ramirez, IJCLab - Université Paris-Saclay
- Araceli Lopez-Martens, IJCLab - Université Paris-Saclay.