Sodern, filiale d'ArianeGroup, est une entreprise spécialisée dans la conception et la fabrication de systèmes de haute technologie dans les domaines de l'optronique spatiale et de la neutronique. Parmi ces produits, les tubes neutroniques constituent l'une des briques principales des systèmes neutroniques dédiés à l'analyse de matière (CNA, sondes FastGrade) dans des domaines d'application variés (industries minière et pétrolière, sécurité…). Ces tubes se comportent comme des accélérateurs de particules miniaturisés dont le principe de fonctionnement consiste à générer des neutrons par la réaction nucléaire de fusion "deutérium+tritrium". Le deutérium et le tritium sont accélérés sous forme ionique sous l'effet d'un champ électrique intense vers une cible imprégnée de ces mêmes éléments où se déroule la réaction nucléaire à l'origine de l'émission de neutrons de 14 MeV. Afin d'optimiser les performances de ces tubes (débit d'émission neutronique, durée de vie et fiabilité), il est impératif d'avoir une bonne connaissance de la source d'ions qui est le dispositif qui permet de produire les ions qui seront accélérés vers la cible.

Ce stage s'inscrit dans une optique d'amélioration continue de nos produits et a pour objectif principal l'étude expérimentale de maquettes de sources d'ions à l'aide d'un banc de test spécialement conçu pour caractériser avec précision les performances de ces sources d'ions dans des conditions proches de leur utilisation réelle, à l'aide d'instruments variés (spectromètre de masse, Faraday cup, mesure de courants pulsés). Des idées d'optimisation des sources d'ions de Penning équipant nos tubes civils ont été proposées lors d'études amont mais n'ont pas encore pu être testées sur des maquettes pour valider leur intérêt et leur faisabilité.

L'un des points faibles identifié des sources d'ions de Penning est le retard à l'amorçage du plasma en mode pulsé qui dégrade la largeur des impulsions neutroniques à chaque cycle ON/OFF de l'alimentation de la source d'Ions. L'ajout d'une source d'électrons par effet de champ est susceptible de réduire grandement ce temps de retard et sa variabilité d'une impulsion à l'autre (jitter).

Parmi les solutions envisagées, une source d'électrons à base de nanotubes de carbone a été développée dans le cadre de travaux de thèse en collaboration avec le LATMOS. Malgré des résultats très prometteurs, cette source a montré certaines limitations et doit être améliorée pour pouvoir l'utiliser dans nos tubes.

Une autre idée consiste à ne pulser que l'extraction des ions, le plasma étant entretenu en régime continu, ce qui permet de supprimer ce retard à l'amorçage (à part le premier pour démarrer le plasma).

L'objectif du stage est donc d'évaluer les performances de ces différents concepts en menant à bien des campagnes d'essais destinées à récolter des données empiriques à analyser par comparaison avec :

· des résultats de simulations numériques menées par nos ingénieurs d'études ;

· des données historiques issues de notre retour d'expérience ;

· des données issues de la littérature.

Au sein de la Plateforme Sources Neutroniques, les missions qui seront confiées au stagiaire seront les suivantes :

1. Prise en main du banc de test sur une maquette de référence grâce à une formation dispensée par l'un de nos ingénieurs d'études et d'essais

2. Découverte des différentes technologies de sources d'ions et leurs spécificités

3. Rédaction d'un plan d'essais en tenant compte des caractéristiques pour chaque type de maquettes disponibles

4. Mise en œuvre des essais sur le banc de test

5. Analyse des résultats obtenus lors des campagnes de test

6. Rédaction d'un rapport de synthèse

7. Sur toute la durée du stage, suivi du bon avancement des tâches et gestion du planning associé

Niveau d'étude M2 (en école d'ingénieurs à dominante Physique ou en formation universitaire équivalente).
Les principales compétences demandées sont les suivantes :
* Connaissances générales en Physique (électrostatique, magnétostatique, électromagnétisme, physique des plasma)
* Notions en Techniques du Vide (pompage, jauge de mesure de pression)
* Notions en Electronique/Electrotechnique/Instrumentation (alimentations de laboratoire, mesures de signaux avec oscilloscope numérique, utilisation d'appareils de mesures type multimètre)
* Capacité rédactionnelle