Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

5.2. Die lineare Paulfalle 37
montiert. Die Gewindestangen erlauben die Hheneinstellung der Falle. Der Vakuumtopf wird
dann auf dem zenralen Flansch so gedreht montiert, da sich zwischen der Achse, die von den
beiden Fenstern gebildet wird, und der Fallenachse der maximal mgliche Winkel von ca. 5 ergibt.
Das erlaubt die Laserstrahlen sowohl diagonal als auch axial einzukoppeln. Die Elektroden
sind pro Segment 15mm lang und haben einen Durchmesser von 4mm. Der Abstand zwischen
zwei gegenberliegenden Elektroden betrgt r 0 = 2, 67mm. Alle Elektroden werden einzeln mit
Vakuum-Stromdurchfhrungen verbunden. Es stehen insgesamt zwanzig dieser Durchfhrungen
zur Verfgung, die rings um den Querschnitt des zentralen Flanschs plaziert sind. Durch die Vielzahl
von Durchfhrungen kann man auch zwei fen und eine Elektronenkanone anschlieen. Im
Prinzip knnte man einige Elektroden bereits im Vakuum miteinander verbinden. Normalerweise
liegen diagonal gegenberliegende Elektroden auf gleichem Wechselspannungspotential und
alle Endelektroden auf einer Seite auf gleichem Gleichspannungspotential. Daher knnte man je
zwei gegenberliegende Endsegmente direkt verbinden. Darauf wird aber verzichtet, um die Beschaltung
komplett von auen bestimmen zu knnen. Oberhalb der Falle gibt es eine weitere Montageplatte,
die ebenfalls auf den Gewindestangen befestigt wird. Auf dieser ist ein Edelstahl-
Zylinder angebracht, der den Kollimator beinhaltet. Die Hochfrequenz-Speicherspannung wird
Abbildung 5.3. Schnittzeichnung der Elektroden der linearen Paulfalle. Man erkennt die
Macorisolatoren zwischen den Kupferelektroden. Beide sind als Hlsen gefertigt,
die auf Gewindestangen montiert sind. Die Elektroden berlappen
die Isolatoren. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Aufladungen minimiert.
zwischen diagonal gegenberliegenden Elektroden (Abb. 5.2) angelegt. In unserem Fall betrgt
die Frequenz 2 MHz. Die maximale Amplitude betrgt 100V. Sie wird durch Hochtransformieren
der Spannung eines Leistungsmesenders (Rhode und Schwarz SMLR-BN41001) erzeugt,
so da die maximale Amplitude durch dessen Ausgangsleistung an der von der Falle gebildeten
kapazitiven Last beschrnkt ist. Der Ringkern-Transformator ist selbst gewickelt und der
Verstrkungsfaktor betrgt 25. Die Gte des Schwingkreises, der aus dem Transformator und den
Fallenelektroden als Kapzitt gebildet wird, betrgt ca. 50. Ist eine hhere Fallenfrequenz notwendig
(z.B. fr Seitenbandkhlen), mte die Erzeugung der Hochfrequenz-Spannung optimiert
werden. Durch hhere Gten, die man mit Step-up-Transformatoren leicht erreichen kann, ist die
notwendige Leistung zu erreichen und auf der Primrseite knnte auch ein normaler Frequenzgenerator
benutzt werden. Es wre dann auch empfehlenswert, eine kleinere Falle zu verwenden,
um die Kapazitt klein zu halten. Man kann so durchaus Speicherfeldfrequenzen von bis zu
20MHz erzielen. Man kann an jede der Elektroden individuell zustzlich eine Gleichspannung
anlegen. Diese wird ber Tiefpsse - bestehend aus einem 3MΩ Widerstand und 5nF Kondensator
- eingekoppelt. Das ermglicht die zur axialen Speicherung notwendige Spannung an die
ueren Segmente anzulegen. Diese ist positiv gegenber den mittleren Segmenten, die typischerweise
gleichspannungsmig auf Erde liegen. Die typischen Werte fr die axiale Spannung liegen
zwischen 10 und 80V. Der Wert der Spannung kann fr beide Seiten getrennt gewhlt werden,
wobei der verwendete Bereich normalerweise zwischen 0 bis 400V liegt. Sie wird mit stromstabilisierten
Netzgerten (Oltronix B605D) erzeugt. Eine asymmetrische Beschaltung kann notwendig
werden, wenn die optische Achse des Abbildungssystems aufgrund einer Verkippung
des Kollimators im Vakuum geneigt ist. Ansonsten kann ber die axiale Spannung der Abstand