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Bestimmung der Winkelverteilung zurückgestreuter Teilchen am Ionenexperiment

Kategorien:
  • Grundlagen der Metrologie
26.09.2006

Um den Massenanteil der beim Experiment Ionenakkumulation durch die Eintrittsöffnung des Kollektors zurückgestreuten Teilchen zu ermitteln, wurde ein Monitor entwickelt, mit dem die Winkelverteilung von gesputterten und reflektierten Teilchen gemessen wurde.

Am Ionenexperiment können derzeit wägbare Massen von 50 - 100 mg Wismut (Bi) in einem Bestrahlungszyklus aufakkumuliert werden. Bei der derzeitigen Methode wird ein einfach geladener Wismutstrahl mit einer Energie von 25 keV in einem zylindrischen Aluminium (Dural) - Kollektor mit einer Länge von 20 cm und einem Durchmesser von 8 cm aufgefangen. Beim Auftreffen des Strahles werden Atome aus dem Kollektorboden herausgeschlagen (Sputtern) sowie Bi-Atome reflektiert. Ein Teil dieser - überwiegend neutralen - gesputterten und reflektierten Atome geht durch die Eintrittsöffnung des Kollektors verloren. Deshalb wurde ein spezieller Monitor entwickelt, der es erlaubt, die Winkelverteilung dieser zurückgestreuten Teilchen zu messen. Der Monitor besteht aus einem zentralen Aluminium-Target und auf einem Umkreis angeordneten Edelstahlstempeln. Die zurückgestreuten Teilchen werden dabei auf der kreisförmigen Oberfläche der Stempel aufgefangen. Je nach Winkelposition der Stempel erfolgt ein unterschiedlicher Massenauftrag, der durch Wägung experimentell ermittelt wurde (siehe Bild 1). Die verschiedenen aufgefangenen Schichtdicken kann man anhand der durch Interferenz hervorgerufenen Farberscheinungen bereits visuell unterscheiden (Bild 2).

Masse der aufgefangenen Schichten als Funktion des Streuwinkels. Schema der Anordnung (oben rechts)

Bild 1: Masse der aufgefangenen Schichten als Funktion des Streuwinkels. Schema der Anordnung (oben rechts)

Foto des Monitors mit einigen Stempeln unterschiedlicher Farberscheinungen

Bild 2: Foto des Monitors mit einigen Stempeln unterschiedlicher Farberscheinungen

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