Elektronenstrahlionenquellen für die Grundlagenforschung mit Strahlen hochgeladener Ionen: Ultrahochvakuumtechnologie im Einsatz für die Erzeugung höchster Ladungszustände. (23rd August 2021) - Ritter, Erik; Philipp, Alexandra
Zusammenfassung: Die Grundlagenforschung mit hochgeladenen Ionen wird oft mit großen Teilchenbeschleunigern assoziiert, an denen die Strahlzeit begrenzt ist. Raumtemperatur Elektronenstrahlionenquellen bieten eine kompakte, preisgünstige und einfachere Möglichkeit diese exotischen Materiezustände direkt im Labor zu erzeugen. Im Artikel wird in die Funktionsweise einer Elektronenstrahlionenquelle eingeführt. Die technologischen Herausforderungen bei der Vakuumerzeugung und Manipulation werden diskutiert. Hochgeladene Ionen werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, beispielsweise für die Röntgenspektroskopie an hochgeladenen Ionen zur Identifikation charakteristischer Röntgenlinien in astronomischen Röntgenspektren. Weiterhin finden hochgeladene Ionen Anwendung bei der Vermessung von Kernradien und Massen, sowie für die dedizierte Erzeugung von kleinsten Oberflächenstrukturen. Die beiden letzten Anwendung werden an Hand der KOALA Anlage in Darmstadt zur Laserspektroskopie und der Arbeitsgruppe time4ions an der TU Wien erläutert. Summary: Electron Beam Ion Sources for fundamental research with highly charged ions: Ultra high vacuum technology to reach highest charge states Fundamental research with highly charged ions is often connected to huge accelerator facilities with limited beam time. Room‐temperature electron beam ion sources provide a compact, reasonable and simple approach to produce these exotic material conditions in onsite laboratories. This article introduces the functional principle of the electron beam ion source. The technological challenges of the vacuum generation and manipulation are discussed. Highly charged ions are used in various fields, for instance for x‐ray spectroscopy to identify characteristic x‐ray lines from astronomical x‐ray spectra. Furthermore, the precision measurement of nuclear radii and masses, as well as the generation of small dedicated surface modification are applications for highly charged ions. These two research fields are explained based on the KOALA experiment in Darmstadt for laser spectroscopy and the work group time4ions at the Vienna University of Technology.