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Ionenbestrahlungsanlage - L

Hersteller: DREEBIT GmbH
Das IIF-L ist eine Ionbestrahlungseinrichtung für Experimente mit verschiedenen Ionentypen von schwach geladenen Ionen oder Molekülfragmenten bis hin zu stark geladenen Ionen. Die Strahllinie verfügt über eine Hochspannungsplattform sowie ein Abbremslinsensystem. Dadurch können Ziele mit Ionenenergien von etwa ~100 eV·q bis zu 40 keV·q bestrahlt werden, wobei q den Ionenladungszustand darstellt.
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Beschreibung

Das IIF-L ist eine Ionbestrahlungseinrichtung für Experimente mit verschiedenen Ionentypen von schwach geladenen Ionen oder Molekülfragmenten bis hin zu stark geladenen Ionen. Es kann mit verschiedenen DREEBIT-Ionenquellen ausgestattet werden, wie z. B. einer Dresden EBIS/T oder einer Dresden ECRIS. Je nach Betriebsmodus der Ionenquelle werden kontinuierliche Ionenstrahlen oder Ionenpulse durch die Strahllinie unter Verwendung von Ionenoptikelementen (Einzellinsen, Ablenkelemente) und Ionenstrahldiagnostik (Faraday-Becher) transportiert. Die Trennung der Ionenspezies erfolgt durch einen doppelt fokussierenden Dipolmagneten.

Die Ionenquelle und die gesamte Strahllinie sind auf einem Hochspannungsterminal montiert, um eine Ionendekeleration oder -beschleunigung in Richtung einer geerdeten Zielkammer zu ermöglichen. Um die Ionen zu fokussieren und ohne wesentliche Verluste in die Zielkammer zu transportieren, ist am Ende des Hochspannungstrakts ein Dekelerationslinsensystem montiert. Auf diese Weise können Ziele mit Ionenenergien von etwa ~100 V·q bis zu 40 kV·q bestrahlt werden, wobei q den Ionenladungszustand darstellt. Die gesamte Ionenstrahllinie, die Ionenquelle sowie die Zielkammer sind alle für den Betrieb unter Ultrahochvakuum ausgelegt. Ein auf LabView basierendes Befehls- und Steuersystem wird mitgeliefert, um das IIF-L über einen Computer zu betreiben und das produzierte Spektrum der Ionen automatisch zu analysieren.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über typische Ionenleistungswerte der Anlage, die mit einer Dresden EBIS-A ausgestattet ist. Die Werte hängen von den gewählten Quellenparametern ab, die für jeden individuellen Ladungszustand in der Tabelle optimiert wurden. Höhere und niedrigere Ionenleistungen sind möglich, wenn eine andere Ionenquelle gewählt wird. Die Werte wurden vor der Dekeleration in die Zielkammer aufgezeichnet.

Ionenart Ionen / s (DC) Ionen / s (pulsierned)
H+ (vollständig ionisiert) 2 · 1010 1 · 1010 at 100 Hz
H2+ 2 · 1010  
He2+ (vollständig ionisiert) 6 · 108  
C4+ (He-like)   1 · 109 at 2 Hz
C6+ (vollständig ionisiert)   1 · 108 at 2 Hz
Ar+ 2 · 109  
Ar8+ (Ne-like) 2 · 108 1 · 108 at 10 Hz
Ar16+ (He-like)   7 · 106 at 1 Hz
Ar18+ (vollständig ionisiert)   1 · 105 at 1 Hz
Kr26+ (Ne-like) 2 · 106  
Xe44+ (Ne-like)   6 · 104 at 0.2 Hz
Au51+ (Ni-like)   7 · 105 at 1.4 Hz
Au60+   4 · 103 at 0.4 Hz

 

Technische Parameter

Titel Text
Anlagenparameter
Quellenpotential ca. 1 kV bis zu 20 kV (abhängig vom Quellentyp)
Verzögerungspotenzial up to 20 kV
Ionenenergie an der Zielkammer ~100 eV·q up to 40 keV·q; q = Ladungszustand
Ionenpulsbreite 50 ns up to 100 μs (abhängig vom Quellentyp)
Generelle Parameter
Abmessungen (länge x breite x höhe) 5 m x 4.5 m x 3 m
Gewicht ~ 1000 kg
Infrastrukturelle Anforderungen
Kühlwasser Mehrere entionisiertes Wasserkreisläufe, p ≥ 3 bar jeder
Energieverbrauch bis zu 15 kW (abhängig vom Quellentyp)

Lieferumfang

  • Ionenquelle des Typs EBIS/T oder ECRIS
  • Strahllinie mit Ionenoptikelementen und Faraday-Bechern für den Strahltransport
  • Dipol-Biegemagnet zur Ionenspezies-Trennung
  • Ionen-Dekelerationslinsensystem
  • Zielkammer
  • Stützgestell für die Strahllinie
  • Steuerschränke mit allen für den Betrieb des IIF-L erforderlichen Stromversorgungen
  • Fernsteuerungssystem inklusive Computer und Software
  • Hochspannungsschutzschilde für Strahllinie und Schränke

Sonderausstattung

  • Berylliumfenster für Inline-Röntgenspektroskopie an der Ionenquelle
  • Ersatz-Elektronenkanone für EBIS/T-Ionenquellen
  • Zusätzliche Ionenstrahldiagnostik wie z. B. Pepperpot-Emittanzmessgerät oder Retardfeldanalysator
  • Metallioneninjektion aus flüchtigen Verbindungen (MIVoC) Kit
  • Metallioneninjektionskit inklusive gepulstem Quadrupol-Strahlablenker und Flüssigmetallionenquelle
  • Ausstattung für die Zielkammer wie z. B. Probenhalter, lineare Durchführungen, Ladeluke usw.
  • Heizgeräte inklusive Temperaturregelung für die gesamte Strahllinie