Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 1449-1452 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:0197700120100144900

A proposal to produce a triton beam using a caesium sputter source

P.G. Ashbaugh et Y. Peng

Tandem Accelerator Laboratory, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada L8S 4K1

Abstract
Until recently most accelerator laboratories have avoided accelerating tritons because of the excessive activity involved in handling large volumes of tritium. The caesium sputter source utilizes tritium as titanium titride in a sputter cone which releases gas by sputtering the cone with caesium ions at a rate necessary to produce the required negative ion beam. The efforts at McMaster have been directed in four main areas : reliability of source components, cone loading, contamination problems and safety. Tests on the reliability of source components indicate that a lifetime of 1 000 hours of maintenance free operation is not unreasonable. Procedures have been developed for loading the titanium inserts used in sputter cones with deuterium. These results are not expected to differ substantially for tritium. Pumping and collection of released tritium will be accomplished using a high speed titanium getter pump in conjunction with a small oil diffusion pump. The tritium will be differentially pumped to avoid contamination of the existing large oil diffusion pumps on our ion source chamber. The main areas of safety being studied are the use of a residual gas analyser for vacuum monitoring of released gases and a high sensitivity tritium gas monitor for air monitoring. The program at McMaster should allow us to produce triton beams during the summer of 1977.

Résumé
Jusqu'à présent la plupart des laboratoires d'accélérateurs ont évité d'accélérer des tritons à cause de la radioactivité excessive due au maniement de volumes importants de tritium. La source à césium emploie le mécanisme de sputtering : des ions de césium bombardent un cône dont la surface est couverte de titride de titanium, ce qui permet de libérer la quantité de tritium gazeux nécessaire pour obtenir un faisceau d'ions négatifs d'intensité voulue. McMaster University a déployé ses efforts dans les quatre domaines suivants : la fiabilité des composants de la source, le processus de recharge des cônes, les problèmes de contamination, les questions de sécurité. Les tests sur la fiabilité des composants de la source indiquent qu'il est possible d'envisager une période d'exploitation de la source de 1 000 heures sans entretien. Une technique a été mise au point pour recharger avec du deutérium la surface des cônes qui ont subi un bombardement ionique. Il semble que les résultats obtenus ne vont pas changer de façon subtantielle dans le cas du tritium. Le pompage et la récupération du tritium libéré seront effectués au moyen d'une pompe à titanium à grande vitesse de pompage qui sera accompagnée d'une petite pompe à diffusion. Pour éviter la contamination des pompes à diffusion présentes dans la chambre de la source d'ions, le pompage du tritium se fera par la méthode différentielle. En ce qui conceme la question de sécurité, on étudie essentiellement la possibilité d'utiliser l'analyseur de gaz résiduel pour le monitoring sous vide du tritium libéré ainsi que l'utilisation du détecteur de tritium à haute sensibilité pour le contrôle de l'air environnant. Le programme prévoit la production de faisceaux de tritons à McMaster au cours de l'été 1977.

PACS
2880 - Radiation technology in nuclear engineering, including shielding.
2925C - Ion sources: positive, negative and polarized.
7410D - Particle sources and targets.

Key words
ion sources -- radiation protection -- safety -- reliability of source components -- cone loading -- contamination -- safety -- Cs sputter source -- T beam