3. Experiment
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Das Experiment (Abb. 0-1 und 0-2) verfügt über einen 100kV-Ionenbeschleuniger und eine UHV(Ultra-Hochvakuum)-Streukammer.

Ionenbeschleuniger:

Der Ionenbeschleuniger kann je nach Bedarf durch verschiedene Ionenquellen gespeist werden. Zum einen steht eine 10GHZ-Elektron-Zyklotron-Resonanz(EZR)-Quelle „Nanogan“ der Firma  Pantechnik zur Verfügung, in der sich Xq+ Ionen mit Ladungszuständen von bis zu q = 20 erzeugen lassen. Die Einspeisung der Quelle erfolgt je nach gewünschter Ionensorte entweder über einen Gaseinlass oder einen Verdampfer-Ofen. Zum anderen steht eine ß-Eucryptit-Ionenquelle zur Erzeugung sehr reiner Strahlen der Alkali-Ionen zur Verfügung (Firma  HeatWaveLabs).

Die Ionen werden aus dem Quellenbereich mit einer Absaugspannung von bis zu 30 kV abgesaugt, fokussiert und in einem 90°-Magneten nach q/m separiert. Im Anschluss durchlaufen die Ionen eine weitere Beschleunigungsstrecke mit einer Beschleunigungsspannung von bis zu 100 kV. Dazu kann der gesamte vorhergehende Teil des Beschleunigers auf ein Potential von bis zu 100 kV gelegt werden. Der Strahl kann in einem Gastarget oder einem Gastarget-Ofen neutralisiert werden, welcher sich zur effizienten Neutralisation von Alkali-Ionen (niedrige Ionisierungsenergie) mit Cäsium oder Natrium bestücken lässt.

UHV-Streukammer:

Die UHV-Streukammer ist für Experimente zur Wechselwirkung von atomaren Projektilen mit Festkörperoberflächen unter streifendem Einfall optimiert.

Definierte Experimente an Festkörperoberflächen erfordern Ultra-Hochvakuum-Bedingungen, um Adsorbat-Bedeckungen zu minimieren. Deshalb ist der Beschleunigungsbereich (Druck: einige 10-7 mbar) durch ein System von differentiellen Pumpstufen vom Targetbereich (Druck: einige 10-11 mbar) getrennt. Mittels Schlitzbenden wird die Divergenz des Strahls auf weniger als 0,03° begrenzt. Geladene Teilstrahlen können mittels eines elektrischen Feldes ausgeblendet werden.

Das Target befindet sich auf einem in alle Raumrichtungen verschiebbaren, um die Oberflächennormale drehbaren und gegen die Normale verkippbaren Manipulator. Hinter dem Target folgen ein Faraday-Cup, horizontale sowie vertikale elektrische Analysefelder und die Teilchendetektoren.

Detektoren:

Zum Nachweis der gestreuten Projektile stehen zwei verschiedene Detektoren, ein Channeltron (CT) und ein ortsauflösendes Microchannel-Plate (MCP) ( Roentdek Handels GmbH ), zur Verfügung. Das Channel-Plate ermöglicht die simultane Messung von zweidimensionalen Streuverteilungen, während mit dem Channeltron Verteilungen nur durch mechanisches Abfahren gemessen werden können.

Abb. 3-1 und 3-2 zeigen eine typische Messung von ladungsgetrennten Streuverteilungen mit dem Channel-Plate-Detektor.

 


Abb. 3-1: Winkelverteilungen für die Streuung von 22.6 keV H+-Ionen an einer Ag(111)-Oberfläche. Durch ein elektrisches Feld senkrecht zur Streuebene erfolgt eine bzgl. des Ladungszustands aufgelöste Aufnahme der Winkelverteilungen.

 

Abb. 3-2: Projektionen der Winkelverteilungen der Abb. 3-1 aufgelöst bzgl. des Ladungszustands der gestreuten Projektile.

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