AT524896A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung elementarer Stoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung elementarer Stoffe, aufweisend zumindest die Schritte: - Heizen eines Substrats auf eine dem Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht. - Erzeugen eines Plasmas aus dem geheizten Substrat, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist; - Führen des Plasmas in einer Plasmakammer (4); - Vorsehen eines Magnetfeldes in der Plasmakammer (4) zur Bildung von Alfvén-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas, wobei das Magnetfeld von einem magnetischen Primärfeld und einem magnetischen Sekundärfeld gebildet wird, wobei das Sekundärfeld dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das Primärfeld periodisch deformiert wird; - Vorsehen eines Plasmagrenzankers (7), der einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer (4) verhindert, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als die Zerfallstemperatur der molekularen Bindung des molekularen Bestandteils ist. Weiters betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung (1); - Ausstoß von elementaren Ionen aus der Plasmakammer (4).

Description

- Erzeugen eines Plasmas, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist;

- Führen des Plasmas in einer Plasmakammer (insbesondere einem Plasmarohr);

- Vorsehen eines Magnetfeldes in der Plasmakammer zur Bildung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas, wobei das Magnetfeld von einem magnetischen Primärfeld und einem magnetischen Sekundärfeld gebildet wird, wobei das Sekundärfeld dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das

Primärfeld periodisch deformiert wird.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung elementarer Stoffe, aufweisend:

- einen Plasmagenerator zur Bereitstellung von Plasma, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist;

- eine Vorrichtung zur Erzeugung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas aufweisend:

- eine Plasmakammer;

- eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Primärfelds in der Plasmakammer;

- eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Sekundärfelds in der Plasmakammer, das dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das Primärfeld periodisch de-

formiert wird.

Es wurden bisher verschiedene Methoden zur Rohstoffgewinnung diskutiert, insbesondere auch zur Rohstoffgewinnung auf extraterrestrischen Körpern (Mond, Mars, Asteroiden, etc.). Als förderwürdige Rohstoffe gelten üblicherweise teure Rohstoffe wie beispielsweise Gold, Silber, Platin und seltene Erden oder auch Helium-3 zum Betrieb möglicher Kernfusionsreaktoren. Die Gewinnung elementarer Rohstoffe ist mit den derzeit verfügbaren Technologien Jedoch teuer oder aufwändig. Außerdem ist der Rein-

heitsgrad der gewonnenen Stoffe oft begrenzt.

Beispielsweise ist die Gewinnung von hochreinem Silizium aus Si-

liziumoxid mit den derzeit verfügbaren Möglichkeiten aufwändig

und nur unter Verwendung großer Mengen umweltschädlicher Chemikalien möglich. Durch die damit verbundenen Produktionskosten ist auch der Preis vergleichbar mit dem von Edelmetallen und

seltenen Elementen.

Eine Vorrichtung mit einem Primärfeld, das von einem oszillierenden Sekundärfeld deformiert wird, ist als Magnetfeldoszillationsantrieb (magnetic field oscillating amplified thruster, MOA) bekannt. Der MOA ist beispielsweise in AT 502984 Al beschrieben. Jedoch wurde die Verwendung eines solchen Geräts zur Gewinnung von elementaren Rohstoffen bisher nicht in Betracht gezogen und das Triebwerk erzeugt höchstens einen geringen Teil

an elementaren Rohstoffen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einen der Nachteile des Stands der Technik zu lindern oder zu vermeiden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit der auf einfache Weise elementare Rohstoffe bereitgestellt werden können, d.h. vorzugsweise kostengünstiger, mit weniger Aufwand, ohne den Einsatz umweltschädlicher Stoffe, von höherer Reinheit und/oder im

Vakuum, bspw. auf einem extraterrestrischen Körper, anwendbar.

Dies wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine

Vorrichtung nach Anspruch 14,

Erfindungsgemäß umfasst das eingangs angeführte Verfahren den Schritt: Vorsehen eines Plasmagrenzankers, der einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer (bzw. aus einem Einschlussgebiet des Plasmas in den Magnetfeldern) verhindert, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als die Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist. Erfindungsgemäß umfasst die eingangs angeführte Vorrichtung einen Plasmagrenzanker zur Verhinderung eines Austritts von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als eine Zerfallstemperatur

des molekularen Bestandteils ist.

Im Primär- und Sekundärfeld in der Plasmakammer wird das Plasma

auf die Zerfallstemperatur zumindest des molekularen Bestand-

teils erhitzt, sodass die molekularen Bestandteile zumindest teilweise in elementare Ionen (d.h. nur aus einem Atom bestehende Ionen) zerfallen. Mit dem Plasmagrenzanker wird sichergestellt, dass nur die elementaren Ionen die Plasmakammer verlassen können, da Ionen, die eine bestimmte kinetische Energie unterschreiten, zurückgehalten werden. Somit werden auf einfache Weise aus dem Plasma elementare Bestandteile gewonnen. Die Erhitzung erfolgt insbesondere vor dem Passieren des Plasmagrenzankers. Der Plasmagrenzanker dient vorzugsweise insbesondere nicht der Beschleunigung der Ionen. Vorteilhafterweise kann mit dem beschriebenen System jedes ionisierbare Gas als Plasma beschleunigt und damit geheizt werden. Damit kann elementarer Rohstoff aus beliebigen Rohstoffen gewonnen werden. Das Plasma wird

in die Magnetfelder vorzugsweise als molekulares Gas zugeführt.

Das Primärfeld und/oder Sekundärfeld weisen an jeweils zumindest einer Stelle eine magnetische Flussdichte von bevorzugt mehr als 20 mT, besonders bevorzugt mehr als 100 mT, noch mehr bevorzugt mehr als 500 mT oder mehr als 1 T, auf. Vorzugsweise werden das Primärfeld und/oder das Sekundärfeld jeweils mit einer Feldspule erzeugt, wobei die magnetische Flussdichte in einem Abstand von 1 cm von einem inneren Ringquerschnitt der jeweiligen Feldspule bevorzugt mehr als 20 mT, besonders bevorzugt mehr als 100 mrT, noch mehr bevorzugt mehr als 500 mT, beträgt. Vorzugsweise weist das Plasma in der Plasmakammer eine Plasmadichte analog zum Druck von 107% mbar auf. Insbesondere erfolgt eine Kompression des Plasmas durch die Einwirkung der Magnetfelder. Das Plasma wird vom Primär- und Sekundärfeld bevorzugt innerhalb von weniger als 107% s, besonders bevorzugt weniger als 107* s, noch mehr bevorzugt weniger als 107° oder 107° s, komprimiert. Das Plasma wird auf bevorzugt zumindest 10° Kelvin, besonders bevorzugt zumindest 4*105° Kelvin, noch mehr bevorzugt zumindest 10° Kelvin, erhitzt. Das Plasma wird von den Magnetfeldern insbesondere durch ein Confinement eingeschlossen. Das Plasma kann teilweise oder vollständig ionisierte Materie enthalten. Im Bereich des Primärfelds und des Sekundärfelds wird das eingeschlossene Plas-

ma komprimiert, sodass es aufgeheizt wird.

Der Plasmagrenzanker fixiert insbesondere das Plasmapotential.

Als Plasmagrenzanker kann zumindest eine Elektrode vorgesehen

sein. Der Plasmagrenzanker verhindert den Austritt von bevorzugt zumindest 90% der Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als die Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist. Insbesondere ist der Plasmagrenzanker an einem Ausgang der Plasmakammer oder an einem von den Magnetfeldern bewirkten Einschlussbereich des Plasmas angrenzend angeordnet. Insbesondere ist der Plasmagrenzanker innerhalb der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds oder der Einrichtung zur Erzeugung

des magnetischen Sekundärfelds angeordnet.

Alfven-Wellen sind magneto-hydro-dynamische Wellen. Bei den Alfven-Wellen handelt es sich um niederfrequente Wellen in elektrisch leitenden Flüssigkeiten oder magnetisierten Plasmen, welche durch die Änderung der Stärke oder Geometrie eines magnetischen Feldes hervorgerufen werden. Die Ausbreitung der AlfvenWellen erfolgt mit endlicher Geschwindigkeit, der so genannten Alfven-Geschwindigkeit. Eine Alfven-Welle ist die wellenförmige Ausbreitung einer Störung im Magnetfeld. Im Vakuum breitet sich eine Alfven-Welle mit Vakuumlichtgeschwindigkeit aus. Wenn das Magnetfeld mit einer ionisierbaren Materie, beispielsweise einem Plasma, interagiert, wird die Alfven-Geschwindigkeit von der Massen- bzw. Ladungsdichte des dielektrischen Mediums bestimmt. Durch die Interaktion von Materie mit dem Magnetfeld können Alfven-Wellen Masse und damit auch Energie und Impuls transportieren. Für einen solchen Massentransport spielt die so genannte Alfven-Grenze eine Rolle, innerhalb der die Feldstärke größer sein muss als die kinetische Energie der zu transportierenden Materie. Eine Verwendung von Alfven-Wellen zeigt beispielsweise die US 4 661 304. Die US 4 412 967 A beschreibt einen Teilchen-

beschleuniger unter Anwendung des Prinzips der Alfven-Wellen.

Insbesondere werden in der im Magnetfeld (das sich aus Primärfeld und Sekundärfeld zusammensetzt) befindlichen ionisierbaren Materie des Plasmas Alfven-Wellen gebildet, welche sich mit einer Geschwindigkeit (Va) ausbreiten, die von der Massendichte der das Magnetfeld durchlaufenden Materie und der Feldstärke des Magnetfeldes abhängt, wobei vorzugsweise die Feldstärke des Magnetfelds größer als die kinetische Energie der im Magnetfeld be-

findlichen Materie ist, so dass durch die Alfven-Wellen Masse

transportiert wird. Vorzugsweise ist die Alfven-Geschwindigkeit (Va) kleiner oder gleich der Schallgeschwindigkeit der im Magnetfeld befindlichen Materie. Es ist bevorzugt, wenn die AlfvenGeschwindigkeit (Va) größer der Schallgeschwindigkeit der im Magnetfeld befindlichen Materie ist. Es ist bevorzugt, wenn das magnetische Primärfeld im Wesentlichen konstant ist. Es ist bevorzugt, wenn das magnetische Primärfeld periodisch abgeschaltet wird. Es ist bevorzugt, wenn das oszillierende magnetische Sekundärfeld während der Abschaltperioden des Primärfeldes ebenfalls abgeschaltet wird. Es ist bevorzugt, wenn das Magnetfeld in axialer und/oder radialer Richtung fokussiert wird. Es ist bevorzugt, wenn das magnetische Primärfeld während des eingeschalteten magnetischen Sekundärfeldes in seiner Feldstärke verändert wird. Es ist bevorzugt, wenn die Alfven-Wellen phasenver-

zögert werden.

Das Plasma (bzw. der Ausgangsstoff, aus dem das Plasma erzeugt wird), kann mehr als einen molekularen Bestandteil aufweisen. Die molekularen Bestandteile können unterschiedliche Zerfallstemperaturen aufweisen. Je nach Stärke der Magnetfelder und des Plasmagrenzankers kann nur einer, oder können mehrere oder alle der molekularen Bestandteile ausreichend erhitzt werden, sodass

diese in die elementaren/atomaren Bestandteile zerfallen.

Es ist bevorzugt, wenn das Plasma im Wesentlichen adiabatisch komprimiert wird. D.h. vorzugsweise findet im Wesentlichen kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Vorzugsweise ist das Plasma von den Magnetfeldern eingeschlossen. D.h. das Plasma ist derart eingeschlossen, dass die Teilchen des Plasmas den magnetischen Einschlussbereich nicht verlassen können. Vorzugsweise wird das Plasma mit einer magnetischen Flasche, d.h. einer Spiegelmaschine (magnetic mirror), eingeschlossen. Vorzugsweise sind die magnetischen Feldstärke des Primär- und Sekundärfelds derart hoch, dass magnetische Wandkräfte ausgebildet werden, die das Plasma beim Erhitzten einschließen. Vorzugsweise ist die Lamorfrequenz der Ionen hoch genug, um während der Kompressionsphase durch eine ausreichend hohe Anzahl von Streuungen zumindest erster Ordnung isotrope kinetische Energie (thermische Teilchengeschwindigkeit) in das System zu übertragen. Vorzugs-

weise ist die Dichte geladener Teilchen am Gradienten des Mag-

netfelds so, dass auch nicht ionisierte Teilchen nach Innen reflektiert werden. Unter im Wesentlichen adiabatisch wird verstanden, dass im Wesentlichen lediglich Radiationsverluste auftreten (d.h. Radiationsverluste zumindest 90% der Gesamtenergieabgabe ausmachen). Ein Teil der Photonen kann auch nach Innen reflektiert werden, wenn der Abstand der Ladungsträger am Gradienten kleiner ist, als die Wellenlänge der Photonen. Da die Lichtgeschwindigkeit im Plasma gegenüber der Vakuumlichtgeschwindigkeit nur unwesentlich kleiner ist, durchqueren die Photonen das Einschlussvolumen beispielsweise in etwa 107%? Sekunden, während die Kompression selbst beispielsweise 107° Sekunden dauert. Da aber durch die abgestrahlten Photonen (wo immer diese dann absorbiert oder gestreut werden) keine thermische Rückkopplung in das Plasma mehr auftritt und damit keine thermische Senke per se existiert, ist der Prozess dennoch adiabatisch. Dadurch, dass das Plasma adiabatisch komprimiert wird, werden Energieverluste minimiert und die Erhitzung des Plasmas erfolgt

besonders effektiv.

Es ist bevorzugt, wenn das Vorsehen eines Plasmagrenzankers zumindest das Vorsehen eines positiven elektrischen Potentials umfasst, das einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer verhindert, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als die Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist. Vorzugsweise ist als Plasmagrenzanker zumindest das positive elektrische Potential vorgesehen. Die zur Überwindung dieses positiven Potentials notwendige kinetische Energie entspricht der geforderten kinetischen Mindestenergie und damit der Temperatur der zur Emission zu selektierenden (elementaren) Ionen. Damit wird sichergestellt, dass nur Ionen, welche die Zerfallstemperatur der molekularen Bindung zumindest erreicht haben, aus der Plasmakammer bzw. dem Einschlussbereich entlassen werden. Das positive elektrische Potential beträgt bevorzugt zumindest 0,5 kV, besonders bevorzugt zumindest 1 kV, noch mehr bevorzugt zumindest 1,5 kV oder 4 kV. Der Plasmagrenzanker verhindert einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer, deren kinetische Energie pro Teilchen bevorzugt weniger als 1071 J, besonders bevorzugt weniger als 10717” J, noch mehr bevorzugt weniger als 1071 J, beträgt und/oder deren kine-

tische Energie einer Temperatur entspricht, die bevorzugt weni-

ger als 10* K, besonders bevorzugt weniger als 5*10* K, noch mehr bevorzugt weniger als 10° K, entspricht. Insbesondere nehmen die Ionen selbst ein Potential von 20 bis 30 V an (abhängig von der Ladungsträgerdichte), womit das elektrische Feld entsprechend effektiv schwächer wird. Beim Betrieb mit höheren Plasmadrücken (1072 mbar bis 107% mbar) und damit Ladungsträgerdichten kann es vorteilhaft sein, das positive Potential auf bis zu 5 kV zu mo-

dulieren.

Vorzugsweise weist das Verfahren den Schritt auf: Heizen eines Substrats auf eine dem (insbesondere umgebungsbedingten) Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht, wobei das Erzeugen des Plasmas aus dem geheizten Substrat erfolgt. Das Substrat sublimiert dabei insbesondere. Das Substrat stellt insbesondere den Ausgangsrohstoff dar, aus dem ein elementarer Rohstoff gewonnen wird. Mit dem Verfahren kann beispielsweise C (und, wenn gewünscht, ©O) aus CO, Si (und O) aus SiO2, Mg (und O) aus MgO, Ti (und O) aus TiO,; und Li, C (und O) aus Li1i2COz3 gewonnen werden. Das Substrat

ist vorzugsweise mineralisch, insbesondere silikatisch.

Vorzugsweise wird das Substrat in granulierter Form als Festkör-

per zugeführt und auf den Dampfdruck geheizt.

Vorzugsweise erfolgt das Heizen des Substrats mit einem Laser,

beispielsweise einem adaptierten Schneidlaser.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Ausstoß von elementaren

Ionen aus der Plasmakammer.

Es ist bevorzugt, wenn das Verfahren den Schritt aufweist: Trennen der ausgestoßenen elementaren Ionen des Plasmas nach ihrer Masse, wobei insbesondere die ausgestoßenen Ionen massespezifisch (d.h. nach Masse der einzelnen Ionen) auf unterschiedliche Bahnen gelenkt werden. Dies kann beispielsweise mit einem Massenspektrometer erfolgen. Vorzugsweise ist ein Geschwindigkeitsfilter (Wienfilter) vorgesehen. Die ausgestoßenen elementaren Ionen werden somit nach Elementen sortiert, sodass

ein Rohstoff eines einzelnen Elements gewonnen werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn zumindest ein Anteil der getrennten

elementaren Ionen auf einen Impfkristall gelenkt wird, sodass ein monokristallines Substrat erzeugt wird. Insbesondere wird ein Anteil einer bestimmten Masse, also eines bestimmten Ele-

ments, auf den Impfkristall gelenkt.

Vorzugsweise wird zumindest ein Teil der ausgestoßenen elementaren Ionen auf zumindest einer Kollektorplatte gesammelt. Insbesondere werden die ausgestoßenen elementaren Ionen massespezifisch in verschiedene Strahlen aufgeteilt und anschließend entsprechend ihres von der Bahnumlenkung (bei der Aufteilung) bestimmten Einfallswinkels auf mehrere (verschiedene) Kollektorplatten akkumuliert. Vorzugsweise werden verschiedene Arten von ausgestoßenen elementaren Ionen (insbesondere verschiedene Ele-

mente) auf verschiedenen Kollektorplatten gesammelt.

Es ist bevorzugt, wenn die Kollektorplatte ein Metall aufweist und/oder die Kollektorplatte eine nichtmetallische Beschichtung aufweist. Die Beschichtung verhindert, dass eine chemische oder adhäsive Bindung des akkumulierten und aufgelagerten Materials mit der Kollektorplatte entsteht, wodurch auch eine Verunreinigung des gewonnenen Materials verhindert wird, sodass das auskondensierte Material nach seiner Rekombination und Erstarrung

ohne wesentlichen mechanischen Aufwand entnommen werden kann.

Vorzugsweise wird an die Kollektorplatte ein negatives elektri-

sches Potential angelegt.

Bevorzugt erfolgt ein elektrisches Neutralisieren der ausgestoBßenen elementaren Ionen. Die Rekombination der ausgestoßenen elementaren Ionen kann durch einen Neutralisator, beispielsweise in Form einer Hohlkathode unterstützt werden, welche seitlich quer zum Strahl der ausgestoßenen elementaren Ionen angeordnet

sein kann.

Es ist bevorzugt, wenn zumindest der Ausstoß der elementaren Ionen unter einem Gasdruck von weniger als 1 Pa, bevorzugt von weniger als 0,1 Pa, besonders bevorzugt von weniger als 0,01 Pa,

durchgeführt wird. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung des

Verfahrens im Wesentlichen in einem Vakuum, beispielsweise auf

einem extraterrestrischen Körper.

Bezugnehmend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Plasmagrenzanker zumindest eine Anode aufweist. Als Plasmagrenzanker ist vorzugsweise zumindest eine Ano-

de vorgesehen.

Es ist bevorzugt, wenn der Plasmagrenzanker zumindest eine Kathode aufweist, wobei die Kathode in Bezug auf die Anode in eine Ausstoßrichtung, in die elementare Ionen aus der Plasmakammer ausgestoßen werden, angeordnet ist. D.h., die Kathode ist hinter der Anode in Ausstoßrichtung angeordnet. Die Kathode bildet ein negatives Gegenpotential zur Anode und verhindert einen thermischen Rücklauf von Ionen, nachdem diese die Anode passiert ha-

ben.

Es ist vorteilhaft, wenn zwischen der Anode und der Kathode eine Elektrode angeordnet ist, die die Masse für die Anode und die Kathode bildet. Alternativ kann die Elektrode auch vor oder hinter der Anode (in Ausstoßrichtung) angeordnet sein. Die Elektrode stellt mit 0 Volt die Masse dar. Damit ist die an die Anode und Kathode anzulegende Spannung unabhängig voneinander modu-

lierbar.

Es ist vorteilhaft, wenn die Anode zumindest teilweise innerhalb der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds eine Feldspule aufweist und die Anode zumindest teilweise innerhalb der Feldspule angeordnet ist. Der Plasmagrenzanker ist vorzugsweise im Querschnittsbereich der Feldspule angeordnet. Dort strömen die zu emittierenden elementaren Ionen aus dem Cusp, dem magnetischen Einschlussbereich zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des Primärfelds und der Einrichtung zur Erzeugung des Sekundärfeld (die Jeweils vorzugsweise eine Feldspule aufweisen bzw. als Feldspule ausgebildet

sind).

Es ist bevorzugt, wenn der Plasmagrenzanker zumindest eine

elektrische Linse (insbesondere eine Ionenoptik) aufweist. Damit

kann die Fokussierung des Strahls auszustoßender elementarer Io-

nen erreicht werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Plasmagrenzanker zumindest zwei insbesondere ringförmige elektrische Linsen aufweist, wobei vorzugsweise eine der Linsen von einer Anode und eine der Linsen von einer Kathode gebildet ist (bzw. die Anode bzw. die Kathode bildet). Bei Verwendung der genannten ringförmigen elektrischen Linsen steht nur eine (relativ große) Bohrung als Emissionskanal zur Verfügung. Die im Wesentlichen konische Ausformung der Bohrung dieser Linsen bestimmt die Form der elektrischen Felder und

soll zur Fokussierung des Ionenstrahls beitragen.

Es ist bevorzugt, wenn der Plasmagrenzanker (7) zumindest eine Lochgitter-Elektrode, vorzugsweise zwei Lochgitter-Elektroden (von denen eine die Kathode und eine die Anode ist), aufweist. Bei Verwendung eines Lochgitter-Systems stehen mehrere (kleinere; z.B. zumindest zehn) Bohrungen als Emissionskanäle zur Verfügung. Dabei können zumindest im der Emissionsrichtung entgegen gesetzt angeordneten Gitter, an welchem das positive Potential anliegt, die Bohrungen auch konisch ausgeführt sein. Die Lochgitter-Elektroden können dabei dünnwandiger sein, als die zuvor genannten ringförmigen Linsen. Der Vorteil der Lochgitter-

Elektroden liegt in der besseren Strahlfokussierung.

Es ist vorteilhaft, wenn die Plasmakammer eine Ausbuchtung (Cusp) aufweist, die zumindest teilweise zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds und der Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Sekundärfelds vorgesehen ist. Die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds und die Einrichtung zur Erzeugung des magnetischen Sekundärfelds sind dabei vorzugsweise Jeweils Feldspulen. Im Bereich der Ausbuchtung weist die Plasmakammer eine größere Querschnittsfläche bzw. einen größeren Durchmesser auf. Im Bereich zwischen den beiden Einrichtungen erfolgt eine Kompression und damit eine Aufheizung des Plasmas. Daher sollte dieses Volumen des magnetischen Einschlusses nicht durch eine mechanische Abgrenzung (wie im Fall einer Plasmakammer ohne Ausbuchtung) unterbrochen werden. Zwar findet auch innerhalb einer durchgehenden Plasmakammer

eine Aufheizung statt, jedoch stoßen die Ionen an die Wand der

Plasmakammer und geben damit Energie ab. Beim Betrieb mit durchgehenden Glasrohren als Plasmakammer wurde deren Innenseite mit dem jeweiligen Betriebsmittel (den Stoffen des Plasmas) unbeabsichtigt beschichtet. Die Plasmakammer kann beispielsweise ein Quarzglasrohr sein. Ein thermischer Bruch der Plasmakammer kann

durch die Ausbuchtung verhindert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Plasmagenerator eine Hochfrequenz-

plasmaquelle aufweist.

Es ist bevorzugt, wenn eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, mit der ein (insbesondere granuliertes) Substrat auf eine dem Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur beheizt werden kann, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht,

wobei der Plasmagenerator zum Erzeugen von Plasma aus dem ge-

heizten Substrat eingerichtet ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die Heizvorrichtung einen Laser auf-

weist.

Vorteilhafterweise ist ein Analysator zum (masse-spezifischen) Trennen von, aus der Plasmakammer ausgestoßenen, elementaren Ionen vorgesehen. Insbesondere kann ein Massenspektrometer vorge-

sehen sein.

Vorteilhafterweise ist zumindest eine Kollektorplatte zum Sammeln von aus der Plasmakammer ausgestoßenen elementaren Ionen

vorgesehen.

Es ist bevorzugt, wenn die Kollektorplatte ein Metall aufweist

und/oder eine nichtmetallische Beschichtung aufweist.

Vorteilhafterweise ist ein Neutralisator, insbesondere eine Hohlkathode, zum elektrischen Neutralisieren der ausgestoßenen elementaren Ionen vorgesehen. Damit kann eine Rekombination der elementaren Ionen unterstützt werden. Der Neutralisator ist vorzugsweise seitlich des aus der Plasmakammer ausgestoßenen

Strahls elementarer Ionen angeordnet.

Die Erfindung betrifft weiters die Verwendung eines Plasmagrenzankers (in einer beliebigen in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsform) in einer Vorrichtung zur Bereitstellung elementarer Stoffe zur Verhinderung eines Austritts von Ionen eines Plasmas aus einer Plasmakammer, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als eine Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist. Die Vorrichtung zur Bereitstellung elementarer Stoffe ist dabei nach einer beliebigen in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsform ausgeführt. Insbesondere weist die Vorrichtung zur Bereitstellung elementarer Stoffe die Merkmale eines oder mehrerer der Vorrich-

tungsansprüche auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten, in den Figuren dargestellten, Ausführungsformen beschrieben. Die Erfin-

dung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Bereitstellung

elementarer Stoffe in einer bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Plas-

magrenzankers in einer Explosionsdarstellung.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Lochgitter-Elektrode.

Fig. 4 zeigt schematisch die erste Ausführungsform des Plasmag-

renzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 5 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Plas-

magrenzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 6 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Plas-

magrenzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 7 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform eines Plas-

magrenzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 8 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform eines Plas-

magrenzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 9 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsform eines

Plasmagrenzankers in einer Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Bereitstellung elementarer Stoffe in einer bevorzugten Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 zur Bereitstellung elementarer Stoffe weist eine Heizvorrichtung 16 auf, mit der ein Substrat auf eine dem Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur geheizt werden kann, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht. Das geheizte Substrat wird einem Plasmagenerator 2 in Form einer Hochfrequenzplasmaquelle 14 zur Bereitstellung von Plasma aus dem geheizten Substrat zugeführt, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist. Die Vorrichtung 1 weist weiter eine Vorrichtung 3 zur Erzeugung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas auf, wobei das Plasma vom Plasmagenerator 2 zur Vorrichtung 3 geführt wird. Der Plasmagenerator 2 ist durch eine Abschirmplatte 15 von der Vorrichtung 3 getrennt. Die Vorrichtung 3 zur Erzeugung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas weist auf:

- eine Plasmakammer 4;

- eine Einrichtung 5 zur Erzeugung eines magnetischen Primärfelds in der Plasmakammer 4;

- eine Einrichtung 6 zur Erzeugung eines magnetischen Sekundärfelds in der Plasmakammer 4, das dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das Primärfeld periodisch deformiert wird. Die Einrichtung 5 zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds und die Einrichtung 6 zur Erzeugung des magnetischen Sekundärfelds sind dabei Jeweils als Feldspulen ausgeführt. Die Plasmakammer 4 weist eine Ausbuchtung 13 auf, die zumindest teilweise zwischen der Einrichtung 5 zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds und der Einrichtung 6 zur Erzeugung des magne-

tischen Sekundärfelds vorgesehen ist.

Die Vorrichtung 1 weist einen Plasmagrenzanker 7 zur Verhinderung eines Austritts von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer 4, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als eine Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist, auf. Der Plasmagrenzanker 7 weist eine Anode 8 und eine Kathode 9 auf, wobei die Kathode 9 in Bezug auf die Anode 8

in eine Ausstoßrichtung 10, in die elementare Ionen aus der

Plasmakammer 4 ausgestoßen werden, angeordnet ist. Zwischen der Anode 8 und der Kathode 9 ist eine Elektrode 11 angeordnet, die die Masse für die Anode 8 und die Kathode 9 bildet. Die Anode 8 und in dieser Ausführungsform auch die Elektrode 11 und die Kathode 9 sind innerhalb der Einrichtung 5 zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds angeordnet. In dieser Ausführungsform können die Anode 8, die Kathode 9 und die Elektrode 11 beispielsweise als Lochgittern-Elektroden ausgeführt sein. An die Anode 8 kann beispielsweise ein Potential von +1000 V, an die Kathode 9 ein Potential von -3 kV und an die Elektrode 11 ein Potential

von 0 V angelegt sein.

Der Plasmagrenzanker 7 führt dazu, dass nur jene Ionen, die auf die Zerfallstemperatur erhitzt wurden, und somit nur elementare Ionen aus der Vorrichtung 3 ausgestoßen werden. Die ausgestoßenen elementaren Ionen werden einem Analysator 17 zum massespezifischen Trennen von den aus der Plasmakammer 4 ausgestoßenen elementaren Ionen zugeführt. Dabei werden Strahlen gebildet, die jeweils nur Elemente einer Sorte aufweisen. Es ist zumindest eine Kollektorplatte 18 zum Sammeln von aus der Plasmakammer 4

ausgestoßenen elementaren Ionen vorgesehen.

Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen des Plasmagrenzankers 7 können beispielsweise als Plasmagrenzanker 7 bei

der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet werden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Plasmagrenzankers 7, der als 3-Gitter-System ausgeführt ist, in einer Explosionsdarstellung. Fig. 4 zeigt die erste Ausführungsform des Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Der Plasmagrenzanker 7 weist eine Anode 8, eine Kathode 9 und eine Elektrode 11, die die Masse darstellt, auf. Die Anode 8 weist beispielsweise Molybdän und/oder Invar auf. Die Anode 8 hat beispielsweise einen Durchmesser von 25 mm und/oder eine Dicke von 1 mm. Die Kathode 9 weist beispielsweise Carbon und/oder Graphit auf. Die Kathode 9 hat beispielsweise einen Durchmesser von 25 mm und/oder eine Dicke von 3 mm. Die Elektrode 11 weist beispielsweise Molybdän und/oder Invar auf. Die Elektrode 11 hat beispielsweise einen Durchmesser von 25 mm und/oder eine Dicke

von 1 mm.

Es sind vier Isolatorringe 19 vorgesehen, die beispielsweise Aluminiumoxidkeramik aufweisen können. Außerdem ist ein Montagering 20 vorgesehen, der elektrisch mit der Masse-Elektrode 11

verbunden ist.

Die Teile werden insbesondere durch Spannschrauben, die durch den inneren Lochkranz des Montagerings 20 führen, zusammengehalten. Die ganze Einheit wird durch den äußeren Lochkranz des Montagerings 20 insbesondere mit der Plasmakammer 4 verschraubt. Die Plasmakammer schließt mechanisch an den Isolator-Ring außerhalb der Anode 8 an. Vorzugsweise wird das System im Vakuum betrieben und das Plasma durch elektromagnetische Felder geführt,

daher muss es nicht notwendigerweise gasdicht sein.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Lochgitter-Elektrode bzw. einen Bohrplan für eine Lochgitter-Elektrode, wobei insbesondere die Anode 8, Kathode 9 und/oder Elektrode 11 der Fig. 2 gemäß der Fig. 3 ausgeführt sein können. Der Durchmesser des Bohrkreises beträgt beispielsweise 15 mm. Die Bohrungen können auch asymmet-

risch angeordnet sein, um die Lochzahl zu erhöhen.

Fig. 5 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin,

dass die Elektrode 11 zwischen der Anode 8 und der Kathode 9 an-

geordnet ist und als Ringelektrode ausgeführt ist.

Bei einem 3-Gitter-System mit Lochgittern ist die masseführende 0-Volt-Elektrode 11 üblicherweise auf der Außenseite, da diese sonst die Potentiale der Anode 8 und Kathode 9 abschirmen würde. Wird die Elektrode 11 in der Mitte angeordnet, so ist es daher vorteilhaft, wenn die Elektrode 11 in Form einer innen offenen

Ringelektrode ausgeführt ist.

Fig. 6 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Diese Ausführungsform ist ein 2-Gitter-System, bei dem die masseführende 0-VoltElektrode entfällt. Der Plasmagrenzanker 7 weist eine Anode 8

und eine Kathode 9 auf. Die Masse kann systemabhängig am positi-

ven oder negativen Potential geführt werden. In dieser Ausfüh-

rungsform dient die Kathode 9 gleichzeitig als Montagering 20.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform eines Plasmagrenzankers 7, wobei in diesen Ausführungsformen der Plasmagrenzanker 7 als Linsensystem ausgeführt ist. Ein LinsenSystem kann im gleichen schaltungstechnischen Aufbau beispielsweise mit zwei oder mit drei Ring-Elektroden aufgebaut sein. Anstelle von Gitter-Elektroden sind die Anode 8, Kathode 9 und Masse-Elektrode 11 hierbei vorzugsweise aus ringförmigen

elektrischen Linsen mit im Wesentlichen gleicher Funktion.

Bei einer Dimensionierung mit einem Referenz-Querschnitt von 15 mm können die Bohrungen von der Kathode 9 20mm und von Elektrode 11 beispielsweise 25 mm betragen. Auch die Bohrung der Anode 8 sollten dabei nicht größer als 10 mm sein, damit das Feld im Ringquerschnitt (ausreichend) stark bleibt. Die Dicke des Rings der Anode 8 kann hier beispielsweise 10 mm betragen und/oder die Bohrung ist vorzugsweise konisch ausgeführt. Auch eine konische Bohrung in einer (gegebenenfalls dickeren) Linse der Kathode 9 kann optional verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn durch den Verlauf der elektrischen Felder eine Fokussierung des Ionen-

strahls ausreichend erhalten bleibt.

Fig. 7 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform des Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Ähnlich zum 2-GitterSystem der Fig. 6 entfällt in dieser Ausführungsform die masseführende 0-Volt Elektrode. Der Plasmagrenzanker 7 weist somit eine Anode 8, eine Kathode 9 und Isolatorringe 19 auf. Die Kathode 9 dient in dieser Ausführungsform zugleich als Montagering 20.

Fig. 8 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform des Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Diese Ausführungsform ist ein 3-Linsen-System mit der Anode 8, der Kathode 9 und der Elektrode 11. Bei der Verwendung von Ring-Elektroden anstelle von Gittern ist es vorteilhaft, wenn die außen angeordnete masseführende 0-Volt-Elektrode 11 den gleichen Bohrungsquerschnitt wie die Anode 8 hat, damit der durch den Ionenstrom geleitete

Entladungsstrom zwischen der Anode 8 und der Elektrode 11 nicht

durch die Kathode 9 gestört wird. Der Bohrungsquerschnitt der Kathode 9 kann ebenso wie bei den zuvor diskutierten Gitter-

Elektroden optional auch kleiner sein.

Fig. 9 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsform des Plasmagrenzankers 7 in einer Seitenansicht. Diese Ausführungsform ist ein 3-Linsen-System mit einer zwischen der Anode 8 und der Kathode 9 angeordneten Elektrode 11. Durch die masseführende 0Volt-Elektrode 11 kann das positive Potential der Anode 8 unabhängig vom negativen Potential der (Extraktions-)Kathode 9 justiert werden. Da die Kathode 9 außen angeordnet ist, kann der nicht neutralisierte Ionenstrahl gebremst werden, wodurch die Weglängen zu Massenspektrometer und Kollektoreinheiten verkürzt werden, was gegebenenfalls einen kompakteren Aufbau der Gesamtkonfiguration erlaubt. Ringelektroden sind zudem billiger herzu-

stellen.

Claims (30)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bereitstellung elementarer Stoffe, aufweisend zumindest die Schritte:

- Erzeugen eines Plasmas, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist;

- Führen des Plasmas in einer Plasmakammer (4);

- Vorsehen eines Magnetfeldes in der Plasmakammer (4) zur Bildung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas, wobei das Magnetfeld von einem magnetischen Primärfeld und einem magnetischen Sekundärfeld gebildet wird, wobei das Sekundärfeld dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das Primärfeld periodisch deformiert wird;

gekennzeichnet durch die Schritte:

- Vorsehen eines Plasmagrenzankers (7), der einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer (4) verhindert, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als

die Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Magnetfeld derart vorgesehen wird, dass das Plasma im Wesentlichen adiabatisch kom-

primiert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorsehen eines Plasmagrenzankers (7) zumindest das Vorsehen eines positiven elektrischen Potentials umfasst, das einen Austritt von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer (4) verhindert, deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als die Zerfallstemperatur des molekularen Bestandteils

ist.

4, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend den Schritt:

- Heizen eines Substrats auf eine dem Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht, wobei das Erzeugen des Plasmas aus dem geheizten Substrat erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Substrat in granulier-

ter Form als Festkörper zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Hei-

zen des Substrats mit einem Laser erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend den Schritt:

- Ausstoß von elementaren Ionen aus der Plasmakammer (4).

8, Verfahren nach Anspruch 7, weiter aufweisend den Schritt: - Trennen der ausgestoßenen elementaren Ionen des Plasmas nach ihrer Masse, wobei insbesondere die ausgestoßenen Ionen masse-

spezifisch auf unterschiedliche Bahnen gelenkt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Anteil der getrennten elementaren Ionen auf einen Impfkristall gelenkt

wird, sodass ein monokristallines Substrat erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, weiter umfassend den Schritt: - Sammeln zumindest eines Teils der ausgestoßenen elementaren

Ionen auf zumindest einer Kollektorplatte.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zumindest eine Kollektorplatte ein Metall aufweist und/oder eine nichtmetallische Be-

schichtung aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei an die Kollektorplatte ein negatives elektrisches Potential angelegt

wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, weiter umfassend den Schritt: - elektrisches Neutralisieren der ausgestoßenen elementaren Io-

nen.

14. Verfahren nach einem der Schritte 8 bis 13, wobei zumindest der Ausstoß der elementaren Ionen unter einem Gasdruck von weniger als 1 Pa, bevorzugt von weniger als 0,1 Pa, besonders bevor-

zugt von weniger als 0,01 Pa, durchgeführt wird.

15. Vorrichtung (1) zur Bereitstellung elementarer Stoffe, aufweisend:

- einen Plasmagenerator (2) zur Bereitstellung von Plasma, wobei das Plasma zumindest einen molekularen Bestandteil aufweist;

- eine Vorrichtung (3) zur Erzeugung von Alfven-Wellen im Plasma und zur Erhitzung des Plasmas aufweisend:

- eine Plasmakammer (4);

- eine Einrichtung (5) zur Erzeugung eines magnetischen Primärfelds in der Plasmakammer (4);

- eine Einrichtung (6) zur Erzeugung eines magnetischen Sekundärfelds in der Plasmakammer (4), das dem Primärfeld entgegengesetzt gepolt ist und oszilliert, sodass das Primärfeld periodisch deformiert wird;

gekennzeichnet durch

- einen Plasmagrenzanker (7) zur Verhinderung eines Austritts von Ionen des Plasmas aus der Plasmakammer (4), deren kinetische Energie einer Temperatur entspricht, die niedriger als eine Zer-

fallstemperatur des molekularen Bestandteils ist.

16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, wobei der Plasmagrenzanker

(7) zumindest eine Anode (8) aufweist.

17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, wobei der Plasmagrenzanker (7) zumindest eine Kathode (9) aufweist, wobei die Kathode (9)

in Bezug auf die Anode (8) in eine Ausstoßrichtung (10), in die elementare Ionen aus der Plasmakammer (4) ausgestoßen werden,

angeordnet ist.

18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, wobei zwischen der Anode (8) und der Kathode (9) eine Elektrode (11) angeordnet ist, die die Masse für die Anode (8) und die Kathode (9) bildet.

19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Anode (8) zumindest teilweise innerhalb der Einrichtung (5) zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Einrichtung (5) zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds eine Feldspule (12) aufweist und die Anode (8) zumindest teilweise innerhalb der Feldspule (12) angeordnet

ist.

20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Plasmagrenzanker (7) zumindest eine elektrische Linse auf-

weist.

21. Vorrichtung (1) nach Anspruch 20, wobei der Plasmagrenzanker (7) zumindest zwei insbesondere ringförmige elektrische Linsen aufweist, wobei vorzugsweise eine der Linsen von einer Anode und

eine der Linsen von einer Kathode gebildet ist.

22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei der Plasmagrenzanker (7) zumindest eine Lochgitter-Elektrode,

vorzugsweise zwei Lochgitter-Elektroden, aufweist.

23. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei die Plasmakammer (4) eine Ausbuchtung (13) aufweist, die zumindest teilweise zwischen der Einrichtung (5) zur Erzeugung des magnetischen Primärfelds und der Einrichtung (6) zur Erzeugung

des magnetischen Sekundärfelds vorgesehen ist.

24. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei der Plasmagenerator (2) eine Hochfrequenzplasmaqgquelle (14) auf-

weist.

25. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei eine Heizvorrichtung (16) vorgesehen ist, mit der ein Substrat auf eine dem Dampfdruckpunkt entsprechende Temperatur geheizt werden kann, sodass das Substrat in einen gasförmigen Zustand übergeht,

wobei der Plasmagenerator (2) zum Erzeugen von Plasma aus dem

geheizten Substrat eingerichtet ist.

26. Vorrichtung (1) nach Anspruch 25, wobei die Heizvorrichtung

(16) einen Laser aufweist.

27. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 26, wobei

ein Analysator (17) zum masse-spezifischen Trennen von aus der

Plasmakammer (4) ausgestoßenen elementaren Ionen vorgesehen ist.

28. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 27, wobei zumindest eine Kollektorplatte (18) zum Sammeln von aus der

Plasmakammer (4) ausgestoßenen elementaren Ionen vorgesehen ist.

29. Vorrichtung (1) nach Anspruch 28, wobei die Kollektorplatte (18) ein Metall aufweist und/oder eine nichtmetallische Be-

schichtung aufweist.

30. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 29, wobei ein Neutralisator, insbesondere eine Hohlkathode, zum elektrischen Neutralisieren der ausgestoßenen elementaren Ionen vorge-

sehen ist.