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Master- und Bachelorarbeiten

Bachelorarbeit innerhalb des PENTATRAP-Projekts am MPIK

Elektronenstrahl-Ionenfalle als Quelle für hochgeladene Ionen für die Massenspektrometrie

In einer Elektronenstrahl-Ionenfalle (eng.: electron beam ion trap, EBIT) können hochgeladene Ionen produziert und gespeichert werden, indem ein monoenergetischer Elektronenstrahl zu sehr hohen Dichten komprimiert wird. Die Kompression wird durch ein Magnetfeld mit einer Stärke von 3 bis 8 Tesla hervorgerufen, welches durch einen supraleitenden Magneten generiert wird. Um Kosten und Größe zu reduzieren und eine einfachere Handhabung zu gewährleisten, wurde eine Raumtemperatur EBIT von der EBIT Gruppe am MPIK entwickelt. Diese enthält Permanentmagneten, welche eine Magnetfeldstärke von bis zu 0.86 Tesla im Fallenzentrum induzieren.

Ein Blick ins Innere einer TIP EBIT mit Target und Laser
Ein Blick ins Innere einer TIP EBIT mit Target und Laser

Diese Heidelberg-Kompakt-EBIT werden in der Standardausführung mit einem Gaseinlassystem betrieben bei dem man vorsichtig eine Atomwolke in das Fallenzentrum einlässt wovon ein Bruchteil der Atome von Elektronen getroffen werden und ionisiert werden. Allerdings bleibt ein Großteil des eingelassenen Gases atomar und wird wieder von den Vakuumpumpen abgepumpt. Bei seltenen Isotopen wie z.B. 163Ho, welches nur im Reaktor synthetisch in Kleinstmengen produziert werden kann, ist dieses Gaseinlasssystem wegen seiner großen Verluste keine Option. Daher wurde in unserer Gruppe ein Laserablationssystem entwickelt, welches erlaubt einen kleinen Probenhalter direkt neben den Elektronenstrahl zu fahren und mit einem gepulten Laser nur wenige Atome von der Oberfläche abzulösen. Aufgrund der Nähe zum Elektronenstrahl und der fein regulierbaren Power des Lasers ionisiert man hier deutlich effizienter.

Unsere Gruppe benötigt diese Ionen für Hochpräzisions-Massenmessungen in einer Penningfalle. Um präzise messen zu können verwendet man immer zwei verschieden Ionentypen (unterschiedliche Ladungen und Massen) wobei eines der Ionen als Referenzion dient. Hierfür haben wir zwei EBITs einmal eine kommerzielle Dresden EBIT (DREEBIT) und weiterhin die oben erklärte Heidelberg-Kompakt-EBIT mit Laserablationssystem. Um nun die Möglichkeiten der Ionenproduktion zu erweitern soll die DREEBIT mit einer zweiten Heidelberg-Kompakt-EBIT ersetzt werden, welche neben dem Laserablationssystem auch eine präzisere Kontrolle über andere Parameter der Ionenproduktion erlaubt.

Folgende Herausforderungen erwarten dich:

  • Aufbau und Inbetriebnahme der EBIT
  • Charakterisierung der neuen EBIT durch Messungen von Rekombinationsspektren mit einem Röntgendetektor und/oder Flugzeitspektren

Empfehlenswert für die Durchführung der Bachelorarbeit ist Spaß am Basteln, da ein großer Teil die Konstruktion der EBIT sein wird.

Da das Projekt recht umfangreich ist, kann es bei Interesse sehr gerne erweitert werden um ein vorrausgehendes Projektpraktikum.

Kontakt: (Tel: 06221 516 271)