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Simulation und Optimierung des Laser-Ionen-Aufbaus an VERA
Paul Wasserburger
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Lehramtsstudium UF Mathematik UF Physik
Betreuer*in
Robin Golser
Mitbetreuer*in
Peter Steier
DOI
10.25365/thesis.51149
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10408.02392.983366-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Am Vienna Environmental Research Accelerator (VERA), einem Beschleunigermassenspektrometer (AMS) der Univerität Wien, wurde mit dem neuen Ionen Laser InterAction Massenspektrometrie (ILIAMS) Aufbaus ein neues System zur Isobarenunterdrücken entwickelt. Dabei werden die störenden Ionenen durch Wechselwirkung mit Photonen geeigneter Energie neutralisiert. Zur Optimierung sind ionenoptische Berechnungen und Simulationen auf der Basis von Phasenraummessungen nötig um das Verhalten eines Teilchenstrahl ermitteln zu können.
Um diese Phasenraummessungen entlang der ILIAMS-Beamline vornehmen zu können, war es nötig neue möglichst flexibel einsetzbare Diagnoseinstrumente zu entwickeln und einzubauen. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurden Schlitze mit magnetischer Führung ins Vakuumsystem entwickelt, die mit sehr geringem Aufwand in das jeweilige Strahlrohrstück eingefügt werden können.
Für die durchgeführten Phasenraummessungen wurden auch die entsprechenden Programme entwickelt, mit deren Hilfe es möglich ist halbautomatisch zu messen und die Messungen auszuwerten. Dabei konnte festgestellt werden, dass sich der Phasenraum bei einem Probenwechsel ändert.
Mithilfe des Ionenoptiksimulationsprogramms SIMION wurde der Strahlengang zwischen der Quelle und dem ILIAMS-Kühler berechnet. Dabei konnte auch die Massenseparation durch den Analysemagneten simuliert werden. Dies ermöglichte die Simulation von 180HfF5- mit je zwei interferierenden Nachbarmassen und die Berechnung der Transmission für die einzelnen Massen, die für zwei Nachbarmassen bei rund 1% bis 1.5% liegt. Außerdem haben die ionenoptischen Berechnungen ergeben, dass die Strahltaillen vor dem ILIAMS-Kühler noch nicht an den idealen Stellen liegen, wodurch die Transmission durch selbigen gesenkt wird. Weiters wurde eine Optimierung der Massenseparation des Ablenkmagneten im ILIAMS-Aufbau durch eine neu installierte Blende vorgenommen, wodurch es zum Beispiel möglich ist, dass bei der Messung von 180HfF5- keine Nachbarmassen in den Kühler mit eingeschossen
werden.
Abstract
(Englisch)
At the Vienna Environmental Research Accelerator (VERA), which is a facility for Accelerator Mass Spectrometry (AMS) at the University of Vienna, the Laser InterAction Mass Spectrometry (ILIAMS), a new setup for the suppression of isobars, was developed. This setup is based
on the interaction of disturbing ions with photons of the suitable energy to neutralize this ions.
The charged particle beam could be opimized with ion-optical calculations and simulations of the beamline on the basis of phase-space measurements.
For phase-space measurements at the ILIAMS-beamline new diagnostic instruments would be needed. These instruments should allow a flexible positioning in the beamline, where needed.
For this diploma thesis new slits were developed, which can be used like that. They also use a magnetic lead through into the vakuum system. They also could be integrated into the beamline with little work.
With the help of the new slits it was possible to accomplish the required phase-space measurements. The acquired software was programmed, especially one that makes it possible to measure the phase-space half-automatically and one that could be used to interpret the measurement. During the measurements it could be e.g. noticed, that the phase-spce would change as a result of the changing of the samples in the source.
With the ion-optics simulation program SIMION the ILIAMS-beamline between source and ILIAMS-cooler was simulated including the mass separation through the analysing magnet.
This made it possible to simulate the transmission through the cooler for
180HfF5- and two neighboring interfering masses of this ion. The transmission of the second neighbor mass was calculated to be at least 1%. Besides from that, the ion-optical calculations shows that the
beamwaists between the magnet and the ILIAMS-cooler doesn’t yet lie at the ideal positions, whereby the transmission through the cooler was reduced.
The mass separation of the magnet BMI1 in the ILIAMS-beamline was optimized with a newly designed slit. This new slit made it for example possible to avoid the injection of neighbor masses of
180HfF5- into the cooler.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
AMS isotope research VERA phasespace measurement ionoptic calculation
Schlagwörter
(Deutsch)
AMS Isotopenforschung VERA Phasenraummessung ionenoptische Berechnung
Autor*innen
Paul Wasserburger
Haupttitel (Deutsch)
Simulation und Optimierung des Laser-Ionen-Aufbaus an VERA
Paralleltitel (Englisch)
Simulation and optimization of the laser-ion-setup at VERA
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
vi, 84 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Robin Golser
Klassifikation
33 Physik > 33.40 Kernphysik
AC Nummer
AC15153634
Utheses ID
45178
Studienkennzahl
UA | 190 | 406 | 412 |