Pułapka jonowa z wiązką elektronów
Pułapka jonowa z wiązką elektronów ( EBIT ) to butelka elektromagnetyczna , która wytwarza i zatrzymuje silnie naładowane jony . EBIT wykorzystuje wiązkę elektronów z silnym polem magnetycznym do jonizacji atomów do stanów wysokiego ładunku poprzez kolejne uderzenia elektronów .
Został wynaleziony przez M. Levine'a i R. Marrsa z LLNL i LBNL .
Operacja
Jony dodatnie wytwarzane w obszarze, w którym atomy przecinają wiązkę elektronów, są ściśle ograniczone w ruchu przez silne przyciąganie wywierane przez ujemny ładunek wiązki elektronów. Dlatego krążą wokół wiązki elektronów, często ją przecinając i powodując dalsze zderzenia i jonizację. Aby ograniczyć ruch jonów wzdłuż kierunku osi wiązki elektronów, stosuje się elektrody pułapkowe przenoszące dodatnie napięcia względem elektrody centralnej.
Powstała pułapka jonowa może zatrzymywać jony przez wiele sekund i minut, aw ten sposób można osiągnąć warunki do osiągnięcia najwyższych stanów ładunkowych, aż do gołego uranu (U 92+ ).
Silny ładunek potrzebny do promieniowego uwięzienia jonów wymaga dużych prądów wiązki elektronów rzędu dziesiątek do setek miliamperów . Jednocześnie wysokie napięcia (do 200 kilowoltów ) są wykorzystywane do przyspieszania elektronów w celu uzyskania wysokich stanów naładowania jonów.
Aby uniknąć redukcji ładunku jonów przez zderzenia z neutralnymi atomami, z których mogą one wychwytywać elektrony, próżnia w aparacie jest zwykle utrzymywana na poziomie UHV , przy typowych wartościach ciśnienia wynoszących zaledwie 10–12 torów (~10–10 paskali ) .
Aplikacje
EBIT są wykorzystywane do badania podstawowych właściwości silnie naładowanych jonów, np. za pomocą spektroskopii fotonowej, w szczególności w kontekście relatywistycznej teorii struktury atomowej i elektrodynamiki kwantowej (QED). Ich przydatność do przygotowania i odtworzenia w mikroskopijnej objętości warunków wysokotemperaturowej plazmy astrofizycznej i plazmy termojądrowej z uwięzieniem magnetycznym czyni je bardzo odpowiednimi narzędziami badawczymi. Inne dziedziny obejmują badanie ich interakcji z powierzchniami i możliwe zastosowania w mikrolitografii .
- Marrs, Roscoe E.; Beiersdorfer, Piotr; Schneider, Dieter (1994). „Pułapka jonowa z wiązką elektronów”. Fizyka dzisiaj . Wydawnictwo AIP. 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 kwietnia 1988). „Pomiar przekrojów czynnych na uderzenie elektronu i wzbudzenie dla bardzo silnie naładowanych jonów”. Listy z przeglądu fizycznego . Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 60 (17): 1715–1718. Bibcode : 1988PhRvL..60.1715M . doi : 10.1103/physrevlett.60.1715 . ISSN 0031-9007 . PMID 10038121 . – Pierwszy pomiar metodą spektroskopii atomowej EBIT
- Morgan, Kalifornia; Serpa, FG; Takács, E.; Meyer, Hiszpania; Gillaspy, JD; Cukier, J.; Roberts, JR; brązowy, cm; Feldman, U. (6 marca 1995). „Obserwacja widzialnych i magnetycznych przejść dipolowych w silnie naładowanym ksenonie i barze”. Fizyczne listy przeglądowe . Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (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 stycznia 1997). „Modyfikacja powierzchni krzemu w nanoskali poprzez eksplozję Coulomba”. Przegląd fizyczny B. Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne (APS). 55 (4): 2628–2636. Bibcode : 1997PhRvB..55.2628C . doi : 10.1103/physrevb.55.2628 . ISSN 0163-1829 . S2CID 38152493 .
- Gillaspy, JD; Parki, DC; Ratliff, LP (1998). „Litografia z zamaskowaną wiązką jonów z silnie naładowanymi jonami”. Journal of Vacuum Science & Technology B: Struktury mikroelektroniki i nanometrów . Amerykańskie Towarzystwo Próżniowe. 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; i in. (15 października 1996). „Nowa wszechstronna pułapka jonowa z wiązką elektronów”. Dziennik Towarzystwa Fizycznego Japonii . Towarzystwo Fizyczne Japonii. 65 (10): 3186–3192. Bibcode : 1996JPSJ...65.3186C . doi : 10.1143/jpsj.65.3186 . ISSN 0031-9015 .
- Beyer, Heinrich F.; Kluge, H.-Jürgen; Szewelko, Wiaczesław P. (1997). Promieniowanie rentgenowskie silnie naładowanych jonów . Wiosenna seria na Atomach + Plazmie. Tom. 19. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi : 10.1007/978-3-662-03495-8 . ISBN 978-3-642-08323-5 .
Linki zewnętrzne
- "EBIT" . Narodowy Instytut Norm i Technologii . 7 grudnia 2010 . Źródło 26 listopada 2012 r .
- „Pułapka jonowa z wiązką elektronów (EBIT)” . Narodowe Laboratorium Lawrence'a Livermore'a. 14 kwietnia 2009 . Źródło 26 listopada 2012 r .
- „Inne zyski EBIT na całym świecie” . Narodowy Instytut Standardów i Technologii. 14 grudnia 2011 . Źródło 26 listopada 2012 r .