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Laser photodetachment in a gas-filled RF-quadrupole
Johanna Pitters
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Robin Golser
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.37989
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29233.28788.561360-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) ist eine sehr empfindliche Methode zum Nachweis von Spurenisotopen. Die große Herausforderung besteht in der effizienten Unterdrückung der Isobare des gesuchten Isotops, also Nuklide eines anderen Elements mit fast derselben Masse, die von den Massenspektrometern nicht getrennt werden können. Ein neuer Ansatz zur elementselektiven Trennung ist die Verwendung von Laserphotodetachment zur gezielten Neutralisierung der ungewollten Isobare auf der Niederenergieseite der AMS Anlage. Dadurch ließe sich das Spektrum der mit AMS zugänglichen Isotope deutlich erweitern. Um entsprechend lange Wechselwirkungszeiten für eine effiziente Unterdrückung zu ermöglichen werden die Ionen in einem mit Puffergas gefüllten RFQ `ion guide' gebremst. In diesem sogenannten Ionenkühler wird der Ionenstrahl mit einem kontinuierlichen Hochleistungslaser überlagert. Bei geeigneter Wahl der Wellenlänge des Lasers werden die ungewollten Elemente neutralisiert, während das gesuchte Isotop wieder herausbeschleunigt und in die AMS Anlage eingeschossen werden kann. Solch ein Ionenkühler für negative Ionen wird momentan im ILIAS Labor, dem Ion-Laser InterAction Setup, entwickelt. Diese Masterarbeit beschreibt die auf SIMION Simulationen beruhenden Änderungen am System, die Inbetriebnahme des Kühlers sowie erste Test-Experimente zur Unterdrückung eines Ionenstrahls durch Laserphotodetachment. Bis zum Ende dieses Masterprojekts wurden atomare und molekulare negative Ionen erfolgreich gekühlt. In Photodetachment-Experimenten mit einem Kupferstrahl konnte eine Unterdrückung von nahezu 5 Größenordnungen und eine Transmission durch das Kühlersystem von bis zu 44% demonstriert werden. Sobald der Kühler in die Erweiterung von VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) integriert ist, wird Laserphotodetachment im Ionenkühler als Isobarenfilter in AMS Messungen verwendet werden.
Abstract
(Englisch)
Accelerator Mass Spectrometry (AMS) is an ultra-sensitive technique for measuring the abundance of trace isotopes. The main challenge is the efficient suppression of isobars of the isotope of interest, i.e. nuclides of different elements with almost the same mass, that cannot be separated by the mass spectrometers. A new approach for element-selective filtering is to use laser photodetachment for neutralization of the unwanted isobar species on the low energy side of the AMS machine and thus broaden the spectrum of accessible isotopes. In order to reach interaction times long enough for an efficient depletion, the ions are slowed down in a buffer gas filled RFQ ion guide. Inside the so-called cooler, the ion beam is overlapped with a high power, continuous wave laser beam. If the laser wavelength is chosen properly, the unwanted element is neutralized, while the ions of interest can be re-accelerated and injected into the AMS machine. Such a cooler system for negative ions is being developed at the ILIAS laboratory, the Ion-Laser InterAction Setup. This Master's thesis describes the modifications made to the cooler system based on SIMION simulations, the commissioning of the ion beam cooler as well as first tests concerning the suppression of an ion beam by laser photodetachment. By the end of the Master's project atomic and molecular negative ions had been cooled successfully. In photodetachment experiments with a copper beam a suppression of almost 5 orders of magnitude and an overall transmission of the cooler system of up to 44% could be demonstrated. Once installed as an extension to VERA (Vienna Environmental Research Accelerator), laser photodetachment in the ion beam cooler is going to be used as an isobar filter in AMS measurements.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
AMS (Accelerator Mass Spectrometry laser photodetachment ion beam cooler negative ions
Schlagwörter
(Deutsch)
AMS (Beschleuniger-Massenspektrometrie Laserphotodetachment Ionenkühler negative Ionen
Autor*innen
Johanna Pitters
Haupttitel (Englisch)
Laser photodetachment in a gas-filled RF-quadrupole
Paralleltitel (Deutsch)
Laserphotodetachment in einem gasgefüllten RF-Quadrupol
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
74 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Robin Golser
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.30 Atomphysik, Molekülphysik ,
33 Physik > 33.40 Kernphysik
AC Nummer
AC12388907
Utheses ID
33684
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1