Vakuumtechnik in der Kernphysik Pfeiffer Vacuum erhält Großauftrag für Ionenstrahlanlage

Ende 2014 begann der Aufbau des Forschungsgroßgerätes „Kollineare Apparatur für Laserspektroskopie und angewandte Physik“ (Koala) im Institut für Kernphysik an der TU Darmstadt. Hier wird auch die beauftragte Ionenstrahlanlage zum Einsatz kommen.

Die verwendete Ionenquelle des Typs Ebis-A erzeugt für das Experiment elektrisch geladene Ionen leichter chemischer Elemente, die in die Strahlführung der Koala-Apparatur eingekoppelt werden. Damit sich die Teilchen in diesen Führungsrohren möglichst ungehindert bewegen können, ist ein sauberes Ultrahochvakuum unerlässlich. Das gilt vor allem für die neue Ionenquelle, in der sich die Ionen viel länger aufhalten.

Verwendungszweck der Ionenstrahlanlage

Jedes Element emittiert und absorbiert das Licht bestimmter, sehr genau definierter Wellenlängen, die vom menschlichen Auge mit einer Farbe wahrgenommen werden. Diese Farbe hängt vom chemischen Element ab und davon, welchen Ladungszustand das Atom besitzt. Aus einer sehr genauen Messung der Wellenlänge lässt sich nicht nur Aufschluss über das chemische Element und seinen Ladungszustand erhalten, sondern es ist auch möglich, durch einen Vergleich mit hochpräzisen theoretischen Rechnungen die Größe des Atomkerns zu bestimmen.

Prof. Dr. Wilfried Nörtershäuser, Leiter der Arbeitsgruppe an der TU Darmstadt, erläutert die technischen Vorteile der Koala-Strahllinie: „Bis heute wurde die spektroskopische Vermessung der Atomradien nur an wasserstoffartigen Systemen mit einem einzelnen Elektron durchgeführt, denn nur dafür ist die Theorie ausreichend genau. Diese einfachen Atomsysteme besitzen experimentell aber den Nachteil, dass die zu verwendenden Wellenlängen weit im ultravioletten Bereich des optischen Spektrums liegen und dadurch nur schwer mit heutigen Lasersystemen zugänglich sind.“

Gegenwärtig gebe es jedoch erfolgversprechende Bestrebungen, die erforderliche Genauigkeit auch für komplexere, heliumartige Systeme mit zwei Elektronen zu erreichen. „Deren Wellenlängen sind mit Lasersystemen wesentlich besser zugänglich, und so können die Radien der Atomkerne von Helium bis Stickstoff künftig deutlich präziser bestimmt werden als derzeit möglich“, erklärt der Wissenschaftler. Die Koala-Apparatur biete dafür die idealen Voraussetzungen, „sobald die Dreebit-Ionenstrahlanlage mit der Ionenquelle Ebis-A installiert ist.“

Zu Dreebit

Seit Gründung der Dresdner Firma Dreebit im Jahr 2006 hat der Unternehmensteil „Ion Beam Technology“ verschiedene Ionenquellentypen wie Ebis und Ecris entwickelt und zur Marktreife gebracht. Die Geräte kommen hauptsächlich in Teilchenbeschleunigern für die Forschung und für medizinische Anwendungen wie Ionenstrahltherapie zum Einsatz.

Dreebit ist seit 2017 Teil des Pfeiffer-Vacuum-Konzerns mit den Schwerpunkten Entwicklung von Sonderanlagen und Service von Vakuumprodukten. An den Standorten Dresden und Großröhrsdorf sind derzeit rund 70 Mitarbeiter beschäftigt.