Электронно-лучевая ионная ловушка ( EBIT ) - это электромагнитная бутылка, которая производит и удерживает сильно заряженные ионы . EBIT использует пучок электронов, сфокусированный мощным магнитным полем, для ионизации атомов до состояния с высоким зарядом путем последовательного электронного удара.
Операция
Положительные ионы, образующиеся в области, где атомы пересекают электронный пучок, плотно удерживаются в своем движении за счет сильного притяжения, создаваемого отрицательным зарядом электронного пучка. Поэтому они вращаются вокруг электронного пучка, часто пересекая его и вызывая дальнейшие столкновения и ионизацию. Чтобы ограничить движение ионов в направлении оси электронного пучка, используются электроды-ловушки, несущие положительное напряжение относительно центрального электрода.
Полученная ионная ловушка может удерживать ионы в течение многих секунд и минут, и таким образом могут быть достигнуты условия для достижения самых высоких зарядовых состояний, вплоть до чистого урана (U 92+ ). [2]
Сильный заряд, необходимый для радиального удержания ионов, требует больших токов электронного пучка от десятков до сотен миллиампер . В то же время высокие напряжения (до 200 киловольт ) используются для ускорения электронов с целью достижения высоких зарядовых состояний ионов.
Чтобы избежать снижения заряда ионов за счет столкновений с нейтральными атомами, из которых они могут захватывать электроны, вакуум в аппарате обычно поддерживается на уровне сверхвысокого вакуума с типичными значениями давления всего 10 -12 торр (~ 10 -10 паскаль ).
Приложения
EBIT используются для исследования фундаментальных свойств высокозарядных ионов, например, с помощью фотонной спектроскопии, в частности, в контексте теории релятивистской структуры атома и квантовой электродинамики (QED). Их пригодность для подготовки и воспроизведения в микроскопическом объеме условий высокотемпературной астрофизической плазмы и термоядерной плазмы с магнитным удержанием делает их очень подходящими инструментами для исследований. Другие области включают изучение их взаимодействия с поверхностями и возможные применения в микролитографии .
Рекомендации
- ^ Левин, Мортон А; Marrs, RE; Хендерсон-младший; Кнапп, Д.А.; Шнайдер, Мэрилин Б. (1 декабря 1987 г.). «Электронно-лучевая ионная ловушка: новый прибор для измерений в атомной физике». Physica Scripta . IOP Publishing. Т22 : 157–163. DOI : 10.1088 / 0031-8949 / 1988 / T22 / 024 . ISSN 0031-8949 .
- ^ Marrs, RE; Эллиотт, SR; Кнапп, Д.А. (27 июня 1994 г.). «Производство и захват водородоподобных ионов и ионов чистого урана в ионно-электронной ловушке». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 72 (26): 4082–4085. Bibcode : 1994PhRvL..72.4082M . DOI : 10.1103 / physrevlett.72.4082 . ISSN 0031-9007 . PMID 10056377 .
- Marrs, Roscoe E .; Байерсдорфер, Питер; Шнайдер, Дитер (1994). «Электронно-лучевая ионная ловушка». Физика сегодня . Издательство AIP. 47 (10): 27–34. Bibcode : 1994PhT .... 47j..27M . DOI : 10.1063 / 1.881419 . ISSN 0031-9228 .
- Marrs, RE; Левин, Массачусетс; Кнапп, Д.А.; Хендерсон-младший (25 апреля 1988 г.). «Измерение сечений электронного удара – возбуждения очень сильно заряженных ионов». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 60 (17): 1715–1718. Bibcode : 1988PhRvL..60.1715M . DOI : 10.1103 / physrevlett.60.1715 . ISSN 0031-9007 . PMID 10038121 . - Первое измерение с помощью атомной спектроскопии EBIT
- Морган, Калифорния; Серпа, Ф.Г .; Takács, E .; Мейер, ES; Гилласпи, JD; Sugar, J .; Робертс-младший; Коричневый, см; Фельдман, У. (6 марта 1995 г.). «Наблюдение видимых и ультрафиолетовых магнитных дипольных переходов в высокозарядных ксеноне и барии». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 74 (10): 1716–1719. Bibcode : 1995PhRvL..74.1716M . DOI : 10.1103 / physrevlett.74.1716 . hdl : 1969.1 / 182526 . ISSN 0031-9007 . PMID 10057739 .
- Ченг, Хай-Пин; Гилласпи, JD (15 января 1997 г.). «Наномасштабная модификация кремниевых поверхностей посредством кулоновского взрыва». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 55 (4): 2628–2636. Bibcode : 1997PhRvB..55.2628C . DOI : 10.1103 / Physrevb.55.2628 . ISSN 0163-1829 . S2CID 38152493 .
- Гилласпи, JD; Парки, округ Колумбия; Рэтлифф, LP (1998). «Маскированная ионно-лучевая литография с высоко заряженными ионами» Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометрические структуры . Американское вакуумное общество. 16 (6): 3294. Bibcode : 1998JVSTB..16.3294G . DOI : 10.1116 / 1.590367 . ISSN 0734-211X .
- Каррелл, Фредерик Джон; Асада, Джунджи; Исии, Коичи; Минох, Аримичи; Мотохаши, Кендзи; и другие. (15 октября 1996 г.). «Новая универсальная электронно-лучевая ионная ловушка». Журнал Физического общества Японии . Физическое общество Японии. 65 (10): 3186–3192. Bibcode : 1996JPSJ ... 65.3186C . DOI : 10,1143 / jpsj.65.3186 . ISSN 0031-9015 .
- Бейер, Генрих Ф .; Клюге, Х.-Юрген; Шевелко, Вячеслав П. (1997). Рентгеновское излучение высокозарядных ионов . Весенняя серия по атомам + плазме. 19 . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. DOI : 10.1007 / 978-3-662-03495-8 . ISBN 978-3-642-08323-5.
Внешние ссылки
- «EBIT» . Национальный институт стандартов и технологий . 7 декабря 2010 . Проверено 26 ноября 2012 года .
- «Электронно-лучевая ионная ловушка (EBIT)» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. 14 апреля 2009 . Проверено 26 ноября 2012 года .
- «Другие EBIT по всему миру» . Национальный институт стандартов и технологий. 14 декабря 2011 . Проверено 26 ноября 2012 года .