Ce travail décrit la mise au point et l'exploitation d'un quadrupole à radiofréquence rempli de gaz pour la collection et le refroidissement rapide de faisceaux d'ions de basse énergie (10-100 keV). L'objectif de ce système est de réduire l'émittance du faisceau radioactif ISOLDE (avec un minimum de pertes) afin d'augmenter la sensibilité des deux spectromètres en ligne dédiés à la mesure de masse de haute précision : MISTRAL et ISOLTRAP. Chacun de ces dispositifs de refroidissement est porté à une haute tension dans le but de réduire l'énergie cinétique du faisceau injecté dans le quadrupole. Le dispositif de MISTRAL est prévu pour ré-accélérer le faisceau continu refroidi tandis que celui d'ISOLTRAP délivre des paquets d'ions de faible énergie (~3 keV) pour une injection et un refroidissement additionnel dans un piège de Penning. Ce mémoire de thèse décrit également les mesures de masse des isotopes de mercure déficients en neutrons 182;183Hg effectuées avec le système nouvellement développé pour ISOLTRAP. Les mesures de masse de haute précision résultantes nous donnent une idée plus claire des énergies de liaison et de leurs corrélations avec les coexistences de formes connues dans cette région.

With only two ingredients, atomic nuclei exhibit a rich structure depending on the ordering of the different proton- and neutron-occupied states. This ordering can give rise to excited states with exceptionally long half-lives, also known as isomers, especially near shell closures. On-line mass spectrometry can often be compromised by the existence of such states that may even be produced in higher proportion than the ground state. This thesis presents the first results obtained from a nuclear spectroscopy setup coupled with the high-resolution Penning-trap mass spectrometer ISOLTRAP, at CERN’s radioactive ion beam facility ISOLDE. The isomerism in the neutron-deficient thallium isotopes was investigated. The data on 184,190,193−195 Tl allow an improvement of existing mass values as well as a mass-spin-state assignment in 190,193,194 Tl. Due to the presence of the ground and isomeric state for 194 Tl the excitation energy of the latter was determined for the first time experimentally. Systematic trends in the vicinity of the Z = 82 shell closure have been discussed.

With only two ingredients, atomic nuclei exhibit a rich structure depending on the ordering of the different proton- and neutron-occupied states. This ordering can give rise to excited states with exceptionally long half-lives, also known as isomers, especially near shell closures. On-line mass spectrometry can often be compromised by the existence of such states that may even be produced in higher proportion than the ground state. This thesis presents the first results obtained from a nuclear spectroscopy setup coupled with the high-resolution Penning-trap mass spectrometer ISOLTRAP, at CERN’s radioactive ion beam facility ISOLDE. The isomerism in the neutron-deficient thallium isotopes was investigated. The data on 184,190,193−195 Tl allow an improvement of existing mass values as well as a mass-spin-state assignment in 190,193,194 Tl. Due to the presence of the ground and isomeric state for 194 Tl the excitation energy of the latter was determined for the first time experimentally. Systematic trends in the vicinity of the Z = 82 shell closure have been discussed.