Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

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