| Autor(en): |
Frances Isabel Allen |
Titel: |
Electron capture by highly charged ions from surfaces and gases |
| Gutachter: |
G. Fußmann; O. Benson; Fritzsche |
| Erscheinungsdatum: |
18.01.2008 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10085812)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Hochgeladene Ionen, Electron Beam Ion Trap, Elektroneneinfang, Ladungsaustausch |
| Schlagwörter (eng): |
Highly Charged Ion, Electron Beam Ion Trap, electron capture, charge exchange |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Allen, Frances Isabel:
Electron capture by highly charged ions from surfaces and gases;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 18.01.2008, urn:nbn:de:kobv:11-10085812
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| Abstract (ger): |
| In dieser Arbeit werden hochgeladene, mit einer Electron Beam Ion
Trap produzierte Ionen für die Erforschung des Elektroneneinfangs
von Oberflächen und Gasen eingesetzt.
Die Untersuchungen mit Gastargets konzentrieren sich auf die
Energieabhängigkeit der Verteilung der K-Schalen-Röntgenstrahlen,
die nach Elektroneneinfang in Rydberg-Zustände von Ar-17+ und
Ar-18+ Ionen am Ende einer Kaskade von Elektronenübergängen
entstehen. Die Ionen werden von der Ionenquelle mit einer Energie
von 2 keV/u extrahiert, ladungsselektiert und
anschließend bis auf 5 eV/u abgebremst, um dann mit
einem Argon Gastarget zu interagieren. Für abnehmende Stoßenergien
wird eine Verschiebung des Elektroneneinfangs in Zustände mit
niedrigen Drehumpulsquantenzahlen beobachtet. Zum Vergleich wird
auch die K-Schalen-Röntgenstrahlung auf Grund des
Elektroneneinfangs bei Ar-17+ und Ar-18+ von dem Restgas in
der Falle gemessen. Dabei wird eine Diskrepanz zu den Resultaten der
Extraktionsversuche festgestellt. Mögliche Erklärungen werden
diskutiert.
In den Untersuchungen zum Elektroneneinfang von Oberflächen werden
hochgeladene Ionen von der Ionenquelle mit Energien von 2 bis
3 keV/u extrahiert, ladungsselektiert und auf Targets
gelenkt. Diese bestehen aus Siliziumnitridmembranen mit einer
Vielzahl nanometergroßer Löcher, welche mittels eines fokussierten
Ionenstrahls in Kombination mit ionenstrahlinduzierter Abscheidung
dünner Filme erstellt werden. Es werden hierbei Lochdurchmesser von
50 bis 300 nm mit Formfaktoren von 1:5 bis 3:2 erreicht. Bei
den hochgeladenen Ionen handelt es sich um Ar-16+ und
Xe-44+. Nach dem Transport durch die Kapillare passieren die
Ionen einen elektrostatischen Ladungstrenner und werden detektiert.
Der Anteil des Elektroneneinfangs von den Wänden der Löcher ist
weitaus geringer als Modellberechnungen vorhersagen. Die Resultate
werden an Hand eines Kapillareffekts zur Ionenleitung diskutiert.
|
| Abstract (eng): |
| In this study highly charged ions produced in Electron Beam Ion
Traps are used to investigate electron capture from surfaces and
gases.
The experiments with gas targets focus on spectroscopic measurements
of the K-shell x-rays emitted at the end of radiative cascades
following electron capture into Rydberg states of Ar-17+ and
Ar-18+ ions as a function of collision energy. The ions are
extracted from an Electron Beam Ion Trap at an energy of
2 keV/u, charge-selected and then decelerated down
to 5 eV/u for interaction with an argon gas target.
For decreasing collision energies a shift to electron capture into
low orbital angular momentum capture states is observed. Comparative
measurements of the K-shell x-ray emission following electron
capture by Ar-17+ and Ar-18+ ions from background gas in the
trap are made and a discrepancy in the results compared with those
from the extraction experiments is found. Possible explanations are
discussed.
For the investigation of electron capture from surfaces, highly
charged ions are extracted from an Electron Beam Ion Trap at energies
of 2 to 3 keV/u, charge-selected and directed onto
targets comprising arrays of nanoscale apertures in silicon nitride
membranes. The highly charged ions implemented are Ar-16+ and
Xe-44+ and the aperture targets are formed by focused ion beam
drilling in combination with ion beam assisted thin film deposition,
achieving hole diameters of 50 to 300 nm and aspect ratios of
1:5 to 3:2. After transport through the nanoscale apertures the ions
pass through an electrostatic charge state analyzer and are
detected. The percentage of electron capture from the aperture walls
is found to be much lower than model predictions and the results are
discussed in terms of a capillary guiding mechanism.
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