Authors:	Richter, Sven
Title:	Implementierung der Laserionenquellenfalle LIST bei ISOLDE und Validierung der Spezifikationen Effizienz und Selektivität
Online publication date:	4-Sep-2015
Year of first publication:	2015
Language:	german
Abstract:	Die Funktionsweise der Laserionenquellenfalle LIST, sowie deren Implementierung bei der Forschungseinrichtung ISOLDE am CERN als neue Standard-Ionenquelle und die ermittelten Spezifikationen Effizienz und Selektivität werden vorgestellt.rnrnDurch die Implementierung der LIST bei ISOLDE konnte on-line mit Hilfe von Radionukliden ein Minimalwert zur Unterdrückung von Kontaminationen durch die LIST bestimmt werden. Die erfolgreiche Unterdrückung von Francium-Kontamination ermöglichte es, neue Messdaten für den mittleren Ladungsradius und die Hyperfeinstruktur für Po-217 zu erzeugen.rnrnUm die Funktionalität der LIST bei ISOLDE hinsichtlich der Ionisationseffizienz gegenüber anderen Ionenquellen einzuordnen, wurden in Mainz am RISIKO-Massenseparator mit der bereits existierenden Standard-Ionenquelle RILIS und der LIST die Effizienzen bestimmt und miteinander verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die LIST im Modus hoher Ionisationseffizienz eine vergleichbare Effizienz aufweist wie die RILIS. Im Modus zur Produktion eines hochreinen Ionenstrahls ist die Ionisationseffizienz gegenüber der RILIS reduziert.rnrnDa die Bestimmung der Selektivität im On-line-Betrieb aufwendig und zeitintensiv ist, wurde die Reinheit des Ionenstrahls am RISIKO-Massenseparator mittels Laufzeitmessungen der Ionen off-line bestimmt und analysiert. Die Zeitstrukturen der RILIS ermöglichen einerseits Rückschlüsse auf die Reinheit des Ionenstrahls zu ziehen, andererseits konnte auch die Ionisation außerhalb des Atomisators, in dem überwiegend die resonante Ionisation stattfindet, nachgewiesen werden. Durch diesen Nachweis kann der Effizienzverlust während der Produktion eines hochreinen Ionenstrahls erklärt werden. Zudem bietet er einen Ansatz für weitere Entwicklungsarbeiten der LIST zur Steigerung der Effizienz.rnrnEine Übertragung der Messergebnisse zur Zeitstruktur der RILIS auf die LIST eröffnet neue Möglichkeiten zur Steigerung deren Selektivität im massenselektiven Mode. Dieser wurde anhand von Simulationen überprüft und mit Messungen an Kalium experimentell quantifiziert. The functionality of the Laser Ion Source and Trap LIST at the research facility ISOLDE at CERN is represented. It's implementation as a standard ion source and the measured specifications of the efficiency and selectivity are described.rnrnDue to the implementation of this ion source at ISOLDE the lowest suppression factor of contaminants could be measured by use of radio nuclides. New data for the mean-square charge radius and hyperfine structure of Po-217 resulted from the successful suppression of Francium contamination.rnrnTo compare the ionization efficiency of the LIST with other commonly used ion sources, measurements with the standard ISOLDE laser ion source RILIS and with the LIST at the RISIKO mass separator in Mainz were carried out. In the high efficient ionization mode the LIST showed a ionization efficiency in comparable range as the RILIS. In the high-purity ion beam mode the ionization efficiency is decreased.rnrnBecause of the complex and time-consuming measurements of the selectivity of ion sources, the radio chemical purity of the ion beam was analyzed off-line at the RISIKO mass separator in Mainz by time of flight measurements. These measurements using the RILIS allow conclusions to be drawn about the purity of the ion beam. Furthermore, the ionization process outside of the atomizer, the volume of the resonant ionization process, could be verified. The efficiency loss in the production of a high-purity ion beam by the LIST can be interpreted by this verification. Also new approaches for improvements to increase the ionization efficiency can be deduced from the measurements.rnrnA transfer of the measurements of the RILIS time structure to the LIST opens new opportunities to increase its selectivity in mass-selective operation. This behavior was checked by simulations and quantified experimentally by measurements on Potassium.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1250
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-41565
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen