Crear haces de iones negativos de la mayor calidad posible
A largo plazo, nuevas técnicas, ya en fase de desarrollo, garantizarán una emitancia mínima para haces de partículas producidos al acelerar y someter a compresión magnética iones negativos de hidrógeno. Como respuesta a los retos técnicos que presenta la siguiente generación de aceleradores de protones de alta energía, el Quinto Programa Marco financió parte del proyecto HP NIS. Varios equipos pertenecientes a distintos laboratorios europeos ofrecieron su experiencia y especialización para desarrollar fuentes de iones negativos de hidrógeno que contasen con una fiabilidad sin precedentes. Investigadores de la Universidad de Fráncfort (Alemania) crearon un grupo de instrumentos de diagnóstico para realizar mediciones detalladas de las propiedades de los haces de iones mediante la aplicación de técnicas no destructivas que permitieran realizar mediciones a distancia estando el acelerador en marcha. Los iones negativos de hidrógeno ofrecen la oportunidad de realizar diagnósticos de haz no destructivos basándose en el efecto de fotoeliminación. Mediante la interacción producida entre iones negativos de hidrógeno y luz láser con longitudes de onda entre los 600 y los 1.100 nanómetros, el electrón extra puede eliminarse, con lo que se crean átomos neutros. A continuación se emplea un campo magnético adicional para separar los electrones eliminados y los átomos neutros de los iones. Además, la cantidad y distribución de los electrones eliminados o de los átomos neutros producidos puede analizarse sin necesidad de detener el haz de iones. Con el fin de estudiar la distribución de densidad tridimensional de los átomos neutralizados al completo, se diseñaron distintos sistemas de detección con resolución espacial. Puesto que ni los fotones de láser ni los electrones eliminados transfieren una cantidad de movimiento significativa a los átomos neutralizados, la distribución sería la misma que la del haz de iones primario. Un centelleador de tiempo de vuelo utilizó los electrones eliminados para informar sobre la densidad transversal y longitudinal del haz de iones primario. Un segundo centelleador con resolución espacial provisto con una cámara CCD (dispositivo de carga acoplada) detectó los átomos neutralizados para estimar la emitancia transversal. Los experimentos de diagnóstico realizados en los laboratorios de la Universidad de Fráncfort revelaron las ventajas del diagnóstico por haz frente a métodos tradicionales, puesto que el primero no posee partes mecánicas que intercepten el haz de iones.
