Laserionenquelle-Falle (LIST)

Ziel des LIST (Laser Ion Source Trap)-Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Laserionenquellensystems. Kombiniert werden hier die Vorteile einer herkömmlichen Laserionenquelle und einer Ionenfalle. Damit ist es möglich, isobarenreine Ionenstrahlen mit sehr guter Strahlqualität und kontrollierbarer Zeitstruktur zu erzeugen. Die LIST wird am on-line Massenseparator ISOLDE (CERN) zum Einsatz kommen, wo sie als Quelle für hochreine Ionenstrahlen exotischer, radioaktiver Nuklide dienen soll.

Aufbau der Falle

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Bei der LIST-Falle handelt es sich um eine lineare, segmentierte Paul - Falle. Ionen werden mit Laserlicht durch das Prinzip der Resonanzionisation im Innern der Falle erzeugt, durch He - Puffergas gekühlt und anschließend als Puls mit kontrollierbarer Zeitstruktur in den angeschlossenen magnetischen Massenseparator eingeschossen. Die in der meist sehr stark geheizten Atomstrahlquelle entstehenden Oberflächenionen werden durch den Einsatz einer Repeller - Elektrode unterdrückt. Dieser Aufbau ermöglicht die Erzeugung eines isotopenreinen gepulsten Ionenstrahls hoher räumlicher und zeitlicher Brillanz (d.h. kleine transversale Emittanz und kurze Pulsdauern) und macht damit die Untersuchung instabiler Nuklide möglich, die sonst durch den um viele Größenordnungen häufiger produzierten Untergrund isobarer Nuklide nicht zugänglich sind.

Anwendung an On-Line - Massenseparatoren

Prinzip der LIST - klicken f. große Version

An diesen Einrichtungen werden exotische und sehr kurzlebige Radionuklide durch Beschuss eines Targets mit einem hochenergetischen Protonenstrahl erzeugt. Die produzierten Atome eines gewünschten Elements werden mit Laserlicht resonant angeregt und ionisiert. Der erzeugte Ionenstrahl durchläuft anschließend einen Massenseparator, um das zu untersuchende Isotop herauszufiltern. Die Anwendbarkeit der Laserionenquelle ist limitiert durch oberflächenionisierte Isobare, die in der heißen Quelle erzeugt werden.

Die LIST verwendet das Prinzip der Laserionenquelle in Kombination mit einem Ionenrepeller und einem RFQ - Buncher. Durch den Repeller werden Oberflächenionen, die in dem Transportröhrchen erzeugt werden, in die Quelle zurückgedrückt. Nur Atome können in den RFQ-Buncher gelangen. Die Laserionisation findet bei der LIST in dem Buncher statt. Verwendet wird eine Titan:Saphir Laserionenquelle, die in unserer Arbeitgruppe entwickelt wurde.

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In unserer Arbeitsgruppe verfügen wir über einen Off-line Massenseparator, an dem die LIST aufgebaut und mit stabilen Isotopen getestet werden kann.

Die LIST-Falle wurde bereits erfolgreich an mehreren Elementen getestet und wird nun auf den Einsatz an der ISOLDE / CERN weiterentwickelt und vorbereitet. Dazu sind unter anderem Spezifikationsmessungen, Anpassung des Fallen - Designs sowie die Anpassung des Mainzer Offline - Separators an das ISOLDE - Frontend nötig. In nächster Zukunft sind die Installation eines Emittanz - Meters und die Anpassung der Quelle an ISOLDE Target - Einheiten in Kombination mit einer selbst entwickelten Atomstrahlquelle geplant. Nach Abschluss der Testphase in Mainz soll das System zum CERN transportiert werden und dort zum Einsatz kommen.