Elektronstråle jonfälla

Schema över en elektronstrålejonfälla. Röd: elektronkälla glödtråd, blå: elektronstråle, svart: elektroder , grön: magnet. Den tunna linjen representerar den elektriska potentialen längs axeln.

Elektronstrålejonfälla ( EBIT ) är en elektromagnetisk flaska som producerar och begränsar högt laddade joner . En EBIT använder en elektronstråle fokuserad med ett kraftfullt magnetfält för att jonisera atomer till höga laddningstillstånd genom successiva elektronstötar .

Den uppfanns av M. Levine och R. Marrs vid LLNL och LBNL .

Drift

De positiva jonerna som produceras i området där atomerna fångar elektronstrålen är tätt begränsade i sin rörelse av den starka attraktionen som utövas av elektronstrålens negativa laddning. Därför kretsar de runt elektronstrålen, korsar den ofta och ger upphov till ytterligare kollisioner och jonisering. För att begränsa jonrörelsen längs elektronstråleaxelns riktning, används fångelektroder som bär positiva spänningar i förhållande till en central elektrod.

Den resulterande jonfällan kan hålla joner i många sekunder och minuter, och förutsättningar för att nå de högsta laddningstillstånden, upp till rent uran (U ⁹²⁺ ), kan uppnås på detta sätt.

Den starka laddningen som behövs för radiell inneslutning av jonerna kräver stora elektronstråleströmmar på tiotals upp till hundratals milliampere . Samtidigt används höga spänningar (upp till 200 kilovolt ) för att accelerera elektronerna för att uppnå höga laddningstillstånd för jonerna.

För att undvika laddningsreduktion av joner genom kollisioner med neutrala atomer från vilka de kan fånga elektroner, hålls vakuumet i apparaten vanligtvis på UHV -nivåer, med typiska tryckvärden på endast 10 ^-12 torr, (~10 ^-10 pascal ).

Ansökningar

EBIT används för att undersöka de grundläggande egenskaperna hos högladdade joner, t.ex. genom fotonspektroskopi, särskilt i samband med relativistisk atomstrukturteori och kvantelektrodynamik (QED). Deras lämplighet att förbereda och reproducera i en mikroskopisk volym förhållandena för astrofysiska högtemperaturplasma och magnetisk inneslutningsfusionsplasma gör dem till mycket lämpliga forskningsverktyg. Andra områden inkluderar studiet av deras interaktioner med ytor och möjliga tillämpningar för mikrolitografi .

•   Marrs, Roscoe E.; Beiersdorfer, Peter; Schneider, Dieter (1994). "Elektronstrålejonfällan". Fysik idag . AIP-publicering. 47 (10): 27–34. Bibcode : 1994PhT....47j..27M . doi : 10.1063/1.881419 . ISSN 0031-9228 .
•    Marrs, RE; Levine, MA; Knapp, DA; Henderson, JR (25 april 1988). "Mätning av elektronpåverkan-excitationstvärsnitt för mycket högt laddade joner". Fysiska granskningsbrev . American Physical Society (APS). 60 (17): 1715–1718. Bibcode : 1988PhRvL..60.1715M . doi : 10.1103/physrevlett.60.1715 . ISSN 0031-9007 . PMID 10038121 . – Första EBIT-atomspektroskopimätningen
•    Morgan, CA; Serpa, FG; Takács, E.; Meyer, ES; Gillaspy, JD; Sugar, J.; Roberts, JR; Brown, CM; Feldman, U. (6 mars 1995). "Observation av synliga och uv-magnetiska dipolövergångar i högladdat xenon och barium". Fysiska granskningsbrev . American Physical Society (APS). 74 (10): 1716–1719. Bibcode : 1995PhRvL..74.1716M . doi : 10.1103/physrevlett.74.1716 . hdl : 1969.1/182526 . ISSN 0031-9007 . PMID 10057739 .
•    Cheng, Hai-Ping ; Gillaspy, JD (15 januari 1997). "Nanoskala modifiering av kiselytor via Coulomb explosion". Fysisk granskning B . American Physical Society (APS). 55 (4): 2628–2636. Bibcode : 1997PhRvB..55.2628C . doi : 10.1103/physrevb.55.2628 . ISSN 0163-1829 . S2CID 38152493 .
•   Gillaspy, JD; Parks, DC; Ratliff, LP (1998). "Litografi med maskerad jonstråle med högt laddade joner". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures . American Vacuum Society. 16 (6): 3294. Bibcode : 1998JVSTB..16.3294G . doi : 10.1116/1.590367 . ISSN 0734-211X .
•   Currell, Frederick John; Asada, Junji; Ishii, Koichi; Minoh, Arimichi; Motohashi, Kenji; et al. (15 oktober 1996). "En ny mångsidig jonfälla med elektronstråle". Journal of the Physical Society of Japan . Physical Society of Japan. 65 (10): 3186–3192. Bibcode : 1996JPSJ...65.3186C . doi : 10.1143/jpsj.65.3186 . ISSN 0031-9015 .
•   Beyer, Heinrich F.; Kluge, H.-Jürgen; Shevelko, Viatcheslav P. (1997). Röntgenstrålning av högladdade joner . Vårserie om Atomer+Plasma. Vol. 19. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi : 10.1007/978-3-662-03495-8 . ISBN 978-3-642-08323-5 .

externa länkar

• "EBIT" . National Institute of Standards and Technology . 7 december 2010 . Hämtad 26 november 2012 .
• "Electron Beam Ion Trap (EBIT)" . Lawrence Livermore National Laboratory. 14 april 2009 . Hämtad 26 november 2012 .
• "Andra EBIT runt om i världen" . National Institute of Standards and Technology. 14 december 2011 . Hämtad 26 november 2012 .