TU Darm­stadt über­gibt Lie­fer­auf­trag über DREEBIT Ionen­strahl­an­la­ge an Pfeif­fer Vacuum

Von der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Darm­stadt hat Pfeif­fer Vacu­um einen Groß­auf­trag für die Lie­fe­rung einer DREEBIT Ionen­strahl­an­la­ge erhal­ten, die an der TU Darm­stadt im Insti­tut für Kern­phy­sik ein­ge­setzt wer­den soll. Die Darm­städ­ter For­scher der Arbeits­grup­pe LaserSpHE­Re füh­ren dort Prä­zi­si­ons­ex­pe­ri­men­te im Grenz­be­reich der Atom‑, Kern- und Teil­chen­phy­sik durch. For­schungs­schwer­punk­te sind Laser­spek­tro­sko­pie an hoch­ge­la­de­nen Ionen und an exo­ti­schen kurz­le­bi­gen Isotopen.
Ende 2014 begann der Auf­bau des For­schungs­groß­ge­rä­tes „Kol­li­nea­re Appa­ra­tur für Laser­spek­tro­sko­pie und ange­wand­te Phy­sik“ (KOALA) im Insti­tut für Kern­phy­sik an der TU Darm­stadt, in dem die beauf­trag­te Ionen­strahl­an­la­ge zum Ein­satz kom­men wird. Die ver­wen­de­te Ionen­quel­le des Typs EBIS‑A erzeugt für das Expe­ri­ment elek­trisch gela­de­ne Ionen leich­ter che­mi­scher Ele­men­te, die in die Strahl­füh­rung der KOA­LA-Appa­ra­tur ein­ge­kop­pelt wer­den. Damit sich die Teil­chen in den Strahl­füh­rungs­roh­ren mög­lichst unge­hin­dert bewe­gen kön­nen, ist ein sau­be­res Ultra­hoch­va­ku­um uner­läss­lich. Um einen der­art nied­ri­gen Druck auf­recht­zu­er­hal­ten, benö­tigt man eine aus­ge­spro­chen leis­tungs­fä­hi­ge und zuver­läs­si­ge Vaku­um­er­zeu­gung. Dies gilt noch stär­ker für die neue Ionen­quel­le, in der sich die Ionen viel län­ger auf­hal­ten und bei der alle Vaku­um­kom­po­nen­ten aus dem Pfeif­fer Vacu­um Kon­zern stammen.
Jedes Ele­ment emit­tiert und absor­biert das Licht bestimm­ter, sehr genau defi­nier­ter Wel­len­län­gen, die vom mensch­li­chen Auge mit einer Far­be wahr­ge­nom­men wer­den. Die­se Eigen­schaft ist auch die Grund­la­ge der Farb­er­schei­nun­gen eines Feu­er­werks. Die Far­be hängt vom che­mi­schen Ele­ment ab und wel­chen Ladungs­zu­stand das Atom besitzt. Aus einer sehr genau­en Mes­sung der Wel­len­län­ge kann man nicht nur Auf­schluss über das che­mi­sche Ele­ment und sei­nem Ladungs­zu­stand erhal­ten, durch Ver­gleich mit hoch­prä­zi­sen theo­re­ti­schen Rech­nun­gen ist es sogar mög­lich, die Grö­ße des Atom­kerns zu bestimmen.
Prof. Dr. Wil­fried Nör­ters­häu­ser, Lei­ter der Arbeits­grup­pe an der TU Darm­stadt, erläu­tert die tech­ni­schen Vor­tei­le der KOA­LA-Strahl­li­nie: „Bis heu­te wur­de die spek­tro­sko­pi­sche Ver­mes­sung der Atom­ra­di­en nur an was­ser­stoff­ar­ti­gen Sys­te­men mit einem ein­zel­nen Elek­tron durch­ge­führt, denn nur dafür ist die Theo­rie aus­rei­chend genau. Die­se ein­fa­chen Atom­sys­te­me besit­zen expe­ri­men­tell aber den Nach­teil, dass die zu ver­wen­den­den Wel­len­län­gen weit im ultra­vio­let­ten Bereich des opti­schen Spek­trums lie­gen und dadurch nur schwer mit heu­ti­gen Laser­sys­te­men zugäng­lich sind. Gegen­wär­tig gibt es aber erfolg­ver­spre­chen­de Bestre­bun­gen, die erfor­der­li­che Genau­ig­keit auch für kom­ple­xe­re, heli­um­ar­ti­ge Sys­te­me mit zwei Elek­tro­nen zu errei­chen. Deren Wel­len­län­gen sind mit Laser­sys­te­men wesent­lich bes­ser zugäng­lich, und so kön­nen die Radi­en der Atom­ker­ne von Heli­um bis Stick­stoff künf­tig deut­lich prä­zi­ser bestimmt wer­den als der­zeit mög­lich. Die KOA­LA-Appa­ra­tur bie­tet dafür die idea­len Vor­aus­set­zun­gen, sobald die DREEBIT Ionen­strahl­an­la­ge mit der Ionen­quel­le EBIS‑A instal­liert ist.“