Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
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5.2. Die l<strong>in</strong>eare <strong>Paulfalle</strong> 37<br />
montiert. Die Gew<strong>in</strong>destangen erlauben die Hhene<strong>in</strong>stellung der Falle. Der Vakuumtopf wird<br />
dann auf dem zenralen Flansch so gedreht montiert, da sich zwischen der Achse, die von den<br />
beiden Fenstern gebildet wird, und der Fallenachse der maximal mgliche W<strong>in</strong>kel von ca. 5 ergibt.<br />
Das erlaubt die Laserstrahlen sowohl diagonal als auch axial e<strong>in</strong>zukoppeln. Die Elektroden<br />
s<strong>in</strong>d pro Segment 15mm lang und haben e<strong>in</strong>en Durchmesser von 4mm. Der Abstand zwischen<br />
zwei gegenberliegenden Elektroden betrgt r 0 = 2, 67mm. Alle Elektroden werden e<strong>in</strong>zeln mit<br />
Vakuum-Stromdurchfhrungen verbunden. Es stehen <strong>in</strong>sgesamt zwanzig dieser Durchfhrungen<br />
zur Verfgung, die r<strong>in</strong>gs um den Querschnitt des zentralen Flanschs plaziert s<strong>in</strong>d. Durch die Vielzahl<br />
von Durchfhrungen kann man auch zwei fen und e<strong>in</strong>e Elektronenkanone anschlieen. Im<br />
Pr<strong>in</strong>zip knnte man e<strong>in</strong>ige Elektroden bereits im Vakuum mite<strong>in</strong>ander verb<strong>in</strong>den. Normalerweise<br />
liegen diagonal gegenberliegende Elektroden auf gleichem Wechselspannungspotential und<br />
alle Endelektroden auf e<strong>in</strong>er Seite auf gleichem Gleichspannungspotential. Daher knnte man je<br />
zwei gegenberliegende Endsegmente direkt verb<strong>in</strong>den. Darauf wird aber verzichtet, um die Beschaltung<br />
komplett von auen bestimmen zu knnen. Oberhalb der Falle gibt es e<strong>in</strong>e weitere Montageplatte,<br />
die ebenfalls auf den Gew<strong>in</strong>destangen befestigt wird. Auf dieser ist e<strong>in</strong> Edelstahl-<br />
Zyl<strong>in</strong>der angebracht, der den Kollimator be<strong>in</strong>haltet. Die Hochfrequenz-Speicherspannung wird<br />
Abbildung 5.3. Schnittzeichnung der Elektroden der l<strong>in</strong>earen <strong>Paulfalle</strong>. Man erkennt die<br />
Macorisolatoren zwischen den Kupferelektroden. Beide s<strong>in</strong>d als Hlsen gefertigt,<br />
die auf Gew<strong>in</strong>destangen montiert s<strong>in</strong>d. Die Elektroden berlappen<br />
die Isolatoren. Dadurch wird die Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit von Aufladungen m<strong>in</strong>imiert.<br />
zwischen diagonal gegenberliegenden Elektroden (Abb. 5.2) angelegt. In unserem Fall betrgt<br />
die Frequenz 2 MHz. Die maximale Amplitude betrgt 100V. Sie wird durch Hochtransformieren<br />
der Spannung e<strong>in</strong>es Leistungsmesenders (Rhode und Schwarz SMLR-BN41001) erzeugt,<br />
so da die maximale Amplitude durch dessen Ausgangsleistung an der von der Falle gebildeten<br />
kapazitiven Last beschrnkt ist. Der R<strong>in</strong>gkern-Transformator ist selbst gewickelt und der<br />
Verstrkungsfaktor betrgt 25. Die Gte des Schw<strong>in</strong>gkreises, der aus dem Transformator und den<br />
Fallenelektroden als Kapzitt gebildet wird, betrgt ca. 50. Ist e<strong>in</strong>e hhere Fallenfrequenz notwendig<br />
(z.B. fr Seitenbandkhlen), mte die Erzeugung der Hochfrequenz-Spannung optimiert<br />
werden. Durch hhere Gten, die man mit Step-up-Transformatoren leicht erreichen kann, ist die<br />
notwendige Leistung zu erreichen und auf der Primrseite knnte auch e<strong>in</strong> normaler Frequenzgenerator<br />
benutzt werden. Es wre dann auch empfehlenswert, e<strong>in</strong>e kle<strong>in</strong>ere Falle zu verwenden,<br />
um die Kapazitt kle<strong>in</strong> zu halten. Man kann so durchaus Speicherfeldfrequenzen von bis zu<br />
20MHz erzielen. Man kann an jede der Elektroden <strong>in</strong>dividuell zustzlich e<strong>in</strong>e Gleichspannung<br />
anlegen. Diese wird ber Tiefpsse - bestehend aus e<strong>in</strong>em 3MΩ Widerstand und 5nF Kondensator<br />
- e<strong>in</strong>gekoppelt. Das ermglicht die zur axialen Speicherung notwendige Spannung an die<br />
ueren Segmente anzulegen. Diese ist positiv gegenber den mittleren Segmenten, die typischerweise<br />
gleichspannungsmig auf Erde liegen. Die typischen Werte fr die axiale Spannung liegen<br />
zwischen 10 und 80V. Der Wert der Spannung kann fr beide Seiten getrennt gewhlt werden,<br />
wobei der verwendete Bereich normalerweise zwischen 0 bis 400V liegt. Sie wird mit stromstabilisierten<br />
Netzgerten (Oltronix B605D) erzeugt. E<strong>in</strong>e asymmetrische Beschaltung kann notwendig<br />
werden, wenn die optische Achse des Abbildungssystems aufgrund e<strong>in</strong>er Verkippung<br />
des Kollimators im Vakuum geneigt ist. Ansonsten kann ber die axiale Spannung der Abstand