Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
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62 Kapitel 6. Detektion und Prparation von <strong>Ionen</strong><br />
die <strong>Ionen</strong> <strong>in</strong>s M<strong>in</strong>imum des Speicherfeldes schiebt. E<strong>in</strong> Verfahren zur Detektion der Mikro-<br />
800<br />
Photonen /s<br />
600<br />
400<br />
200<br />
U DC<br />
= 0,6 V<br />
0<br />
0 200 400 600 800 1000<br />
Kanalnummer (5ns/Kanal)<br />
Abbildung 6.3. Kompensation der Mikrobewegung. Die Fluoreszenz der <strong>Ionen</strong> wird zeitkorreliert<br />
mit dem Fhrungsfeld mit Hilfe e<strong>in</strong>es Time-to-Digital-Converter<br />
(TDC) detektiert. Sie zeigt e<strong>in</strong>e periodische Modulation mit der Speicherfeldfrequenz.<br />
Der Grund dafr liegt <strong>in</strong> der sich ndernden Verstimmung<br />
durch den Dopplereffekt wegen der Mikrobewegung. Da hier die Khllaser<br />
fast axial e<strong>in</strong>gekoppelt wurden ist deren Komponente <strong>in</strong> radialer Richtung<br />
sehr ger<strong>in</strong>g, so da die Sensitivitt auf die Mikrobewegung relativ niedrig ist.<br />
Daher wurde zur Demonstration e<strong>in</strong> zustzliches Strpotential von 0,6V angelegt,<br />
um die <strong>Ionen</strong> aus der Achse zu schieben und den Effekt zu betonen.<br />
bewegung ist die zeitkorrelierte Detektion der gestreuten Photonen. Man zhlt die Anzahl der<br />
nachgewiesenen Photonen <strong>in</strong> bestimmten Zeit<strong>in</strong>tervallen, getriggert wird die Messung durch<br />
das Fhrungsfeld. Man nutzt aus, da durch die Mikrobewegung die Geschw<strong>in</strong>digkeit der <strong>Ionen</strong><br />
mit der Frequenz des Speicherfelds moduliert wird. Diese Geschw<strong>in</strong>digkeitsmodulation bewirkt<br />
aufgrund der Dopplerverschiebung, da sich die Anzahl gestreuter Photonen bei konstanter Laserverstimmung<br />
ebenfalls periodisch ndert. Wenn man nun die Photonen zeitkorreliert mit dem<br />
Fhrungsfeld detektiert, so erhlt man die <strong>in</strong> Abb. 6.3 gezeigte Modulation des Signals. Dabei hngt<br />
es von der gewhlten Geometrie ab, wie sensitiv man auf die Mikrobewegung ist. Strahlt man den<br />
Laser - wie <strong>in</strong> unserem Fall - fast axial (z-Richtung) e<strong>in</strong>, ist nur die Projektion der Geschw<strong>in</strong>digkeit<br />
<strong>in</strong> Laserrichtung von Bedeutung und diese entsprechend sehr kle<strong>in</strong>. Daher braucht man<br />
relativ lange Zeit bis man e<strong>in</strong>e deutliche Modulation des Signals sehen kann. Je besser die Mikrobewegung<br />
kompensiert ist, um so lnger braucht man. Das macht die Methode <strong>in</strong> unserem<br />
Fall nicht sehr alltagstauglich. Daher benutzt man <strong>in</strong> der Praxis oft noch folgende Methode:<br />
Man beobachtet die Verschiebung der <strong>Ionen</strong>, whrend man die Amplitude des Speicherfelds variiert.<br />
Da e<strong>in</strong>e Bewegung der <strong>Ionen</strong> nur auftritt, wenn das M<strong>in</strong>imum des Speicherfelds nicht<br />
mit dem M<strong>in</strong>imum der DC-Potentiale zusammenfllt, kann man die <strong>Ionen</strong> <strong>in</strong>s Speicherfeldm<strong>in</strong>imum<br />
br<strong>in</strong>gen, <strong>in</strong>dem man diese Bewegung m<strong>in</strong>imiert. Diese Methode ist im Labor fr e<strong>in</strong>e<br />
grobe Kompensation <strong>in</strong> kurzer Zeit gut geeignet. Die Problematik ist dadurch gegeben, da e<strong>in</strong>e<br />
Anpassung der Korrekturspannungen nach jedem Neuerzeugen von <strong>Ionen</strong> notwendig se<strong>in</strong> kann.