Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

36 Kapitel 5. Experimenteller Aufbau
ist aus Edelstahl gefertigt und besteht aus einer zentralen Kammer mit sechs Abzweigen, an
die verschiedene Komponenten angeflanscht werden knnen. An zwei der Abzweige sind spezielle
Glas-Metall-bergnge angeflanscht, ber die man Laser in die Apparatur einkoppeln kann.
Zur Reduktion von Streulicht ist das Fenster auf der Austrittsseite im Brewsterwinkel geneigt.
Beide Fenster sind darber hinaus ber ein Verlngerungsstck montiert, um sie mglichst weit vom
Fallenzentrum entfernt positionieren zu knnen. Das dient ebenfalls der Reduktion des Streulichts,
das an den Fenstern erzeugt wird. Zwei weitere, plane Fenster, oben und an der Seite,
bieten die Mglichkeit die Fluoreszenz nachzuweisen. Es wird Quarzglas verwendet, um eine hohe
Transmission im Ultravioletten zu gewhrleisten, da die Fluoreszenz normalerweise auf dem
UV-bergang detektiert wird. An die verbleibenden Abzweige sind ein Druckmekopf, ein Nadel-
Dosierventil, um bei Bedarf gezielt Gase einzulassen, und ein Eckventil zum Anschlu einer
Turbopumpe angeflanscht. Der Druck betrgt typischerweise 1 ∗ 10 −10 mbar, er wird mit einem
Quadrupol-Massenspektrometer (VG Arga plus) gemessen. Um ein gutes Vakuum zu erreichen,
wird die gesamte Apparatur innerhalb einer Woche auf bis zu 250C ausgeheizt, whrend sie an
einer Turbomolekularpumpe angeschlossen ist. Um das Vakuum whrend des Betriebs aufrechtzuerhalten
und zu niedrigsten Drucken zu gelangen, ist eine 80l/s Ionen-Getterpumpe ber einen
grtmglichen Querschnitt so an die zentrale Kammer angeflanscht, da sie sich nahe an der Falle
befindet. Eine weitere, nennenswerte Reduktion des Druckes ist mit dieser Technik nicht mehr
mglich. Daher wird das System zur Zeit um eine Titan-Sublimationspumpe ergnzt. Damit sollte
man den Druck nochmals mindestens um eine Grenordnung reduzieren knnen.
5.2 Die lineare Paulfalle
Die lineare Falle ist in der Vakuumkammer auf einer Platte ber Gewindestangen auf dem zentralen
Flansch montiert. In unserem Fall besteht die Falle aus vier 3-fach segmentierten, zylindrischen
Stben, d.h. insgesamt 12 Elektroden. Die Stbe sind aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt.
Man knnte die Elektroden alternativ auch aus Edelstahl fertigen. Die Elektroden sind als
Rhrchen ausgefhrt, die zur Befestigung auf einer Gewindestange aus Edelstahl montiert werden.
Abb. 5.2 zeigt eine Darstellung der Falle mit Bemaung. Die Elektroden haben Lcher zur
Abbildung 5.2. Lineare Paulfalle im Schnitt. Die Bemaung ist in mm.
Belftung und Gewindelcher zum Anschlu der Fallenspannungen ber unisolierte Kupferdrhte.
Die einzelnen Segmente sind gegeneinander und zur Gewindestange mit Hilfe von Abstandshaltern
isoliert. Dazu werden Isolatoren aus Macor, einer UHV-tauglichen und maschinell bearbeitbaren
Keramik, verwendet. Da sich die Keramik aufladen und dadurch das elektrische Feld
verzerren knnte, sind die Isolatoren von den Kupferelektroden soweit wie mglich verdeckt (siehe
Abb. 5.3). Die Gewindestangen werden auf jeder Seite in eine Halteplatte geschraubt. Die
Halteplatten sind auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert. Alle Platten sind aus Edelstahl
gefertigt. Die Grundplatte ist mit Gewindestangen auf dem zentralen Flansch der Apparatur