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IAP Uni - Frankfurt

Low Energy Beam Transport and Diagnostic

Gabor - Linsen:Abriß einer Entwicklung

C. Gabor, A. Jakob, J. Pozimski, U. Ratzinger, J. SchäferO. Meusel*,

Riezlern 2002

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D. Gabor

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Erste Ergebnisse für den Transport von Ionenstrahlendurch Gabor - Linsen

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Erste Diagnose der Linsenparameter

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Messung an einer Gabor-Plasma-LinseJürgen Pozimski

IAP Uni - FrankfurtOktober 1990

-4

B(r

=0)

[10

T]

z

0

12.5

25.0

37.5

50

0 50 100 150 2000 50 100 150 200

Z [mm]

0

10

20

30

40

r [m

m]

z [mm]

900 V100 V

ion beamelectrons

ground electrodes

anode

magnetic field coils10 cm

0

10

20

30

40

r [m

m]

0

250

500

750

1000

F [V

]

0 50 100 150 200

Z [mm]

0

10

20

30

40

r [m

m]

Z [mm]

-4

B [

10

T]

z

0

12.5

25.0

37.5

50

0 50 100 150 200

magnetic fieldpotential distribution

Distribution of the external fields

Diplomarbeit

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Schematischer Versuchsaufbau

Ionenquelle Gabor-Plasma-Linse

Schlitz-GitterEmittanzmessanlage

Faradaytasse

Emittanzmessung

Ar+, I =280 mA, U =10 keVFDT ex

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Erste numerische Analyse der Einschlußbedingungen

Simulation von Elektronentrajektorien in der x-y Ebeneeiner GPL für verschiedene Anfangsbedingungen

re

e longA

A

U

r,max, =

4 02r

ee rad

z

e

e B

m,max, = 0

2

2

radialer Einschluß longitudinaler Einschluß

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Untersuchung zum Transportraumladungskompensierter

niederenergetischer und intensiverIonenstrahlen mit einerGabor-Plasma-Linse

DissertationJürgen Pozimski, IAP Uni - Frankfurt, 1997,

Solenoid

Anode

ErdelektrodenElektronen

Ionen-strahl

Erdelektroden

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Entwicklung einer numerischen Simulationder Elektronendichteverteilung

GABORITC: Berechnung derElektronendichte für ein äußeresB-Feld und Potentialverteilung

GABORM: Berechnung derElektronendichte für gegebeneexterne Felder unter Berücksichtigungder Thermalisierung der Elektronen

r re e

r z r z

k T rr z r e b e( , ) ( ),max

( , ) ( , )

( )max

= ×-

-FHG

IKJ

F F

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AA

BB

CC

DD

A) minimal magnetic field for enclosure (depending on electrode geometry)

C) radial losses by diffusion across fieldlines

B) radial enclosure criteria (Briollionflow / Gabor: )

D) maximum longitudinal enclosure (anodepotential)

n Be µ 2

Theory on Gabor lens

Workfunction

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10 cm

Plasmagenerator (HIEFS)

Extraktionssystem

Druckmessung 2Faradaytasse 1

Lochblende

Solenoide (max. 0.73 T)mit Einsätzen

Turbomolekular-pumpe (500 l/s)

Druckmessung 1



Druckregelung

Druckmessung 3

Strommessung(Æ=35 mm)

Emittanz-meßanlage

Faradaytasse 2

SEU-Blende

RGI Spektrometer

Profilmessung (mech.)

Profilmessung (optisch)

Transportmessungen an einem Argon-Strahl

Ar+, I =600 mA, U =10 keVFDT ex

Ergebnisse der Messungen

B =80E-4 T, U =4 kVz AB =40E-4 T, U =2 kVz A

ElektroneneinschlußU =5 kVA

B =0,09 TZ

p =4,0E-5 mbar

r in [*

0,08 m

m]

Inte

nsi

tät

Inte

nsi

tät

r in [*0,08 mm]

r in [*0,08 mm]

ProtoneneinschlußU =5 kVA

B =0,09 TZ

p =9,9E-3 mbar

r in [*0,08 mm]

r in [*

0,08 m

m]

Inte

nsi

tät

Inte

nsi

tät

r in [*0,08 mm]

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Eignet sich die Gabor-Plasma-Linse-

zum Transport von H - Strahlen?

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Solenoid

AnodenErdelektroden

Ionen-strahl

-e

-e

Diplomarbeit

Untersuchungen zum Transportniederenergetischer und hochperveanter

Strahlen schwerer Ionenmit einer

Doppel-Gabor-PlasmalinseOliver Meusel

IAP Uni - FrankfurtNovember 2000

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AperturD=10 mm

Ionenquelle

Solenoid (max. 0.73T)

500l/sTurbopumpe

Restgasionen-spektrometer (RGI)

Faradaytasse

Allison Emittanzmeß-

anlage

500l/sTurbopumpe

10 cm

Absorber

CCD-Kamera

Ringelektroden für denElectroneneinschluß

(Gaborlinse)

Dekompensationsblende zur Separation der Strahldrift

Druckmessung und -kontrolle

Ergebnisse der Messungen

Transportmessungen

+Xe , I =0,63 mA, U =12,5 keVFDT ex

+He , I =3,97 mA, U =12,5 keVFDT ex

B =0,021T, F =3,5kVz A1/2

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AperturD=14 mm

GPL 2F = 6500 Vmax

B = 0,0225 Tmax

270l/sTurbo pump

10 cm

500l/sTurbo pump

500l/sTurbo pump

CCD-camera

RGI - spectrometer

Faraday cup

Allison type Emittance measurement

Absorber

Presuremesurement

Ion source

GPL 1F = 6500 Vmax

B = 0,0225 Tmax

Presuremeasurement

and control

Faraday cup

+Schematischer Aufbau der He - LEBTU =20 kV, I =10 mAex ex

+He , I =8,4 mA, U =14 kVFDT ex

Testinjector 1

D PRFQ GPLGPL IS Powersupply20 kV

T BiGPL

Ionenquelle & LEBTBeschleunigerLinse &

Targetkammer

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Zukunftsplan: Aufbau des Testinjektor 1

Blendeneinsatz

Spulen

Streben

Rezipient

Erdelektroden

Anode

Aufbau und externe Felder der BiGPL

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Ende des Vortragsund der

Entwicklung der Gabor - Linse?

offene Fragen bei den Einsatzmöglichkeiten:

- Temperaturbestimmung (opt. Spektroskopie)- Dichtebestimmung (Mikrowelleninterferometrie)- Dichteverteilung (Fadenstrahlexperiment)- Aufbauzeit- Transport gepulster Strahlen

offene Fragen bei der Linsendiagnostik:

- Hochstrominjektoren- MEBT - Sektionen- Ringe

-- H - Transport- Fallen für p, e

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