Erzeugung negativer Ionen mit einer Mikrostruktur-Ionenquelle

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Quelle für negative Ionen vorgestellt. Grundlage ist eine Mikro-Struktur-Elektrode, kurz MSE genannt. Diese besteht aus zwei Wolfram-Elektroden, die durch eine 100 mikrometer dicke K
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Quelle für negative Ionen vorgestellt. Grundlage ist eine Mikro-Struktur-Elektrode, kurz MSE genannt. Diese besteht aus zwei Wolfram-Elektroden, die durch eine 100 mikrometer dicke Keramikfolie elektrisch getrennt werden. Eine Pore, die durch alle drei Schichten mit einem Laser gebohrt wird, dient zugleich als Düse für eine Überschall- Gasexpansion und als Volumen, in dem die Entladung brennt. Aus dem sehr geringen Elektrodenabstand resultieren auch bei vergleichsweise niedrigen Spannungen unter 1000 V ausreichend hohe Felder, um eine selbstständige Gasentladung bei Drücken von 0,1 bar bis hin zu mehreren bar zu gewährleisten. Mit Hilfe einer so generierten Entladung lassen sich die Bedingungen für die Bildung zahlreicher negativer Ionen schaffen. So können atomare Anionen wie H- oder O- auf sehr einfache Weise hergestellt werden. Des Weiteren gelingt es, eine Reihe molekularer Ionen zu erzeugen, wie etwa CH-, NO-, O-2 und O2H-. Da als Grundlage nur elementare Gase benutzt wurden, wird die Bildung von zum Beispiel NO- in der Regel über zwei oder mehr aufeinander folgende Prozesse verlaufen. Die elektrische Verschaltung der MSE ist derart gepolt, dass positive Ionen in Strahlrichtung beschleunigt werden. Entgegen ersten Vermutungen gelingt es den negativen Ionen, mit Hilfe des Gasflusses gegen das elektrische Feld in den Expansionsbereich zu gelangen. Die Brenneigenschaften des Plasmas sind hierbei erheblich besser als im Fall einer umgekehrten Polung. Dies ist vermutlich vor allem darauf zurückzuführen, dass im ersten Fall nur wenige Elektronen in die Expansionskammer gelangen. Die ebenfalls erzeugten Kationen [Schößler02] sorgen weiterhin für eine Verminderung der negativen Raumladung. Die Divergenz der Anionen wird daher bedeutend geringer, was vor allem vor Erreichen der Beschleunigungsstrecke von Bedeutung ist. Insgesamt besticht der Aufbau vor allem durch seine Kompaktheit. Die eigentliche Ionenquelle besteht aus einem 150 mikrometer dicken Plättchen mit 2,4 cm x 2,4 cm Außenmaß und einem Entladungsvolumen von 10-3 mm3. Benutzt man statt einer magnetischen Massenseparation ein Quadrupol-Spektrometer, sollte es möglich sein nach ca. 1 m Strahllänge einen fokussierten Ionenstrahl beliebiger in der Quelle erzeugbaren Ionen bereitstellen zu können....
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Metadaten
Author:Matthias Odenweller
URN:urn:nbn:de:hebis:30-21093
URL:http://hsbpc1.ikf.physik.uni-frankfurt.de/web/publications/diplom_doktor/
Advisor:Sven Schößler
Document Type:Diplom Thesis
Language:German
Year of Completion:2005
Year of first Publication:2005
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2005/02/23
Release Date:2005/11/15
Last Page:91
HeBIS PPN:18574995X
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $