Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle zur Erzeugung von Ionenstrahlen hoher Intensität
Die Erfindung betrifft eine Ionenquelle zur Erzeugung von lonenstrahlen hoher Intensität und mittlerer Ladung bei Strahlspannungen um 25 kV. Die Ionenerzeugung erfolgt durch Sputtering des jeweiligen Materials, vorzugsweise Metalle, mit Hilfe des Plasmas einer Penning-Entladung (Penning or Philips Ionization Va- cuum Gauge, PIG) .
Zum Betrieb der Penning-Entladung werden Edelgase verwendet; für höhere Ladungszustände ist Neon günstig aber auch schwerere Edelgase finden Anwendung.
In Penning-Ionenquellen werden mehrfach geladene Ionen erzeugt; sie dienen u.a. als interne Ionenquellen für Zyklotrone und als leistungsfähige Ionenquellen für lineare Schwerionen-Beschleuniger, z.B. UNILAC, GSI-Darmstadt1' .
Bekannt sind Ionenquellen, welche die Verdampfung der Materialien zur Erzeugung freier Teilchen benutzen (siehe 1) , S 331 ff). Damit werden Ionenstrahlen mit geringer Energiestreuung der Strahlteilchen erzeugt. Ein Beispiel ist die Oberflächenionen- quelle für Cäsium-Ionen-Strahlen mit thermischer Energieverteilung, da hier wegen der geringen Bindung des Leuchtelektrons und der Wechselwirkung mit dem Trägermaterial Wolfram direkt positiv geladene Cs-Ionen abgedampft werden. Verdampfungsionenquellen sind für eine große Anzahl von Anwendungen seit dem Beginn der Ionenbeschleunigertechnik hergestellt worden. Antrieb dazu waren spezielle Ausrichtungen in der Zielsetzung, wie Massenspektroskopie, Kernphysik, Implantationstechnik und Oberflächenphysik. Häufig waren große technische Schwierigkeiten, wie sie mit der Beherrschung hoher Temperaturen verbunden sind zu bewältigen.
Die Penning-Entladung findet auf einer Achse parallel zu den Feldlinien eines Magnetfeldes zwischen zwei massiven Kathoden, aus z.B. W, Ta oder Mo, innerhalb einer Hohlanode statt, wobei
normalerweise eine der Kathoden zum leichteren Zünden der Entladung und zur Steigerung der Entladungsstromdichte indirekt durch Elektronenbombardement auf Emissionstemperatur geheizt wird. Der Raum zwischen diesen beiden Kathoden wird von der positiven Säule des Plasmas erfüllt und von der Hohlanode eingeschlossen. Aus der Hohlanode wird der Ionenstrahl über ein schlitzförmiges Fenster extrahiert.
In einer Hochleistungs-Penning-Entladung2) , bis 30 kW im Puls, werden auch Ionen des Kathodenmaterials erzeugt. Das ist ein bisweilen unerwünschter aber unvermeidbarer Nebeneffekt bei der für die Entladung lebenswichtigen Sekundärelektronenerzeugung durch das Ionenbombardement der Kathoden, über die beiden Kathodenfälle der Entladung. Für die Penning-Quelle sind konstruktive Maßnahmen getroffen, um zu verhindern, dass das gesputterte Kathodenmaterial in das extrahierbare Aodenplasma gelangt.
Grundsätzlich ist es mit Penning-Ionenquellen möglich auch niedrig geladene Ionen zu erzeugen, jedoch tendiert die Penning-Entladung typisch zur Bildung höherer Ladungszustände besonders dann, wenn zur Erzeugung hoher Strahlströme auch hohe Entladungsleistungen erforderlich werden.
Ionenquellen, bei denen der Sputtereffekt zur Erzeugung freier Teilchen benutzt wird, haben den Vorteil, dass die Erzeugung freier Teilchen praktisch bei Zimmertemperatur unter weitgehender Umgehung der Metallchemie bei hohen Temperaturen erfolgt. Nachteilig ist die relativ große Energiestreuung der Teilchen im extrahierten Strahl. Ein Beispiel für eine typische Sputterio- nenquelle ist die Ionenquelle nach dem Müller-Hortig-Prinzip3' . Sie dient zur Erzeugung von Strahlen einfach geladener, negativer Ionen fast aller Elemente und einer Vielzahl chemischer Molekülfragmente, z.B. Anionen, für die Anwendung an Tandem-Van- DeGraaff-Beschleunigern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, intensive Ionenstrahlen von Festkörperelementen besonders von Metallen zu erzeugen
und gleichzeitig im Hinblick auf den Materialverbrauch eine bessere Ökonomie als die der Sputter-Penning-Ionenquellen oder Duo- pigatron-Ionenquellen41 zu erreichen.
Die Aufgabe wird durch eine Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Half-PIG-Geometrie) oder Anspruchs 2 (Full-PIG-Geometrie) gelöst.
Der weiterführenden Erläuterung der Ansprüche wird zur Hinführung auf die Vorteile der Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle die Beschreibung des Ionenerzeugungsprozesses vorangestellt. Am Beispiel der noch zu erläuternden Half-PIG Geometrie werden die physikalischen Zusammenhänge des Entstehungsvorgangs der Ionen dargestellt :
In der Half-PIG Ionenquelle bildet sich zunächst ein Penning- Plasma in der Edelgasathmosphäre. Das Plasma, geführt durch das Magnetfeld, dringt in den axial verlaufenden Kanal in der Antikathode ein, und es bildet sich eine Grenzschicht zwischen Kanalwand und Plasma aus. Über dieser Grenzschicht liegt die Potentialdifferenz des Kathodenfalls, welche ungefähr der Entladungsspannung entspricht. Mit der im Kathodenfall gewonnenen Energie treffen positive Ionen des Plasmas auf die Kanalwand und setzen dort durch Sputtering u.a. neutrale Atome des Wandmaterials frei. Diese gelangen ungehindert in das Plasma und werden dort durch schnelle Elektronen ionisiert. Die schnellen Elektronen werden sowohl durch die heiße Kathode der Penning-Entladung als auch durch das Ionenbombardement der Kanalwand erzeugt und in den Kathodenfällen in das Plasma hinein beschleunigt.
Durch den axial stark verlängerten Kanal in der Antikathode ist die Grenzschicht entsprechend groß, etwa die Fläche der Innenwand des Kanals, so dass durch einen Durchbruch in der Kanalwand ausreichend Ionen des Plasmas in den Extraktionsbereich eines außerhalb der Entladungsgeometrie installierten, starken elektrischen Feldes gelangen, um einen Ionenstrahl zu bilden. Diese
Ionen müssen ebenfalls den Kathodenfall passieren und werden dabei aus dem Plasma heraus in Strahlrichtung beschleunigt.
Wie allen Plasma-Ionenquellen gemeinsam, sind höchste Ionenströme von leichteren Elementen sowie von den Elementen mit hoher Sputterrate und niedrigem Ionisationspotential zu erwarten.
Das Material, aus der die Sputter-Hohlkathode besteht, bzw. deren Innenwand für den Zweck damit hinreichend beschichtet ist, muß ein festes Material sein und unter Ionenbombardement hinreichend Sekundärelektronen emittieren können. Die meisten festen Elemente sind Metalle. Jedoch ist auch Kohlenstoff, ein festes Material aber kein Metall. Verwandte Elemente, wie Ni, Cr, Fe, Ti, Mo, usw., zeigen ein relativ einheitliches Verhalten hinsichtlich des Ionenquellenbetriebs und der Ionenausbeute. Blei in elementarer Form ist problematisch, es hat eine hohe Sputterrate, ist aber als Kathodenmaterial offenbar ungeeignet. Unterschiedliche Kristallformationen des gleichen Elements, z. B. Si- Einkristall, können sehr unterschiedliche Sputtereigenschaften haben, die dann die Ionenausbeute begünstigen bzw. herabsetzen.
Bei der Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle werden für die Erzeugung freier Teilchen und für deren Ionisation ein Penning-Plasma (Anspruch 1) oder zwei Penning Plasmen (Anspruch 2) benutzt. Penning-Plasmen sind dafür wegen ihrer hohen Teilchendichte (> 1013/cm3) und wegen der erhöhten Ionisierungswahrscheinlichkeit durch den für Penning-Plasmen charakteristischen Elektronen- Pendel-ffekt besonders gut geeignet. Die Formierung des Ionenstrahls erfolgt durch radiale Extraktion aus einer Kathode, mittels eines senkrecht zur magnetischen Achse bzw Ionenquellenachse gerichteten elektrischen Feldes der Stärke um 100 kV/cm.
Wenn die kalte Kathode, die Antikathode der Penning-Entla- dung/en, als solche mit einem zylinderförmigem Hohlraum ausgebildet ist, können durch einen schlitzförmigen, vorzugsweise achsparallelen Durchbruch in der Wand, dem Emissionsspalt, Ionen
aus dem im Inneren befindlichen Plasma extrahiert werden. Die Anordnung aus einer heißen Kathode, einer kurzen Anode und einer Antikathode mit zylindrischem Hohlraum hat den fachinternen Arbeitsnamen Half-PIG (halbe Penning oder Philips Ionization Va- cuum Gauge, PIG) (Anspruch 1) .
Anspruch 2 kennzeichnet grundsätzlich die Anordnung zweier Kathoden mit jeweils zugeordneten Anoden. Mindestens eine der beiden Kathoden ist beheizt. Zwischen den beiden Anoden liegt die Sputter-Hohlkathode mit zylindrischem Hohlraum, die hinsichtlich der beiden Penning-Entladungen eine gemeinsame Antikathode ist. Die Längsachse des Hohlraums geht durch die beiden Kathoden und liegt parallel zur Achse des Magnetfelds. Für die grundsätzliche Anordnung gemäß Anspruch 2 und der darin enthaltenen Spiegelsymmetrie, wie in Anspruch 3 hervorgehoben, bezüglich der Mittenebene wird der ebenfalls fachinterne Arbeitsname Full-PIG (ganze Penning oder Philips Ionization Vacuum Gauge, PIG) verwendet. In der FULL-PIG Version arbeiten somit zwei Penning-Entladungen auf eine gemeinsame Antikathode, die Sputter-Hohlkathode. In der Full-PIG Version ist die Dichteverteilung längs der Plasmaachse und somit auch die Intensitätsverteilung im Ionenstrahl in vertikaler Richtung aus Symmetriegründen gleichförmiger. Es ist für den Betrieb nicht erforderlich, die Kathode der „gespiegelten" Penning-Entladung extern zu beheizen.
Je nach Einsatzumgebung ist Half-PIG eine echte Alternative, denn es wird 1/3 weniger magnetischer Spalt benötigt. Half-PIG liefert von den gesputterten Materialien hohe Ionenströme in der gleichen Größenordnung wie Full-PIG. Bei beiden Versionen wird der Ionenstrahl aus der Sputter-Hohlkathode radial durch den achsparallelen Durchbruch hindurch extrahiert.
Im Penning-Entladungskreis sind die beiden Kathoden normalerweise galvanisch verbunden (Figur 3), so auch im normalen Betriebsfall der Half- IG oder Full-PIG-Ionenquelle .
In Anspruch 4 wird beschrieben, daß der Stromkreis, gebildet aus Sputterhohlkathode - Antikathode in beiden Versionen - und Anode durch ein eigenes, unabhängig triggerbares und einstellbares Netzgerät versorgt wird, mit dem Vorteil, durch diesen zusätzlichen Parameter auf die Strahlverteilung in Richtung Spaltlängsachse Einfluß nehmen zu können. Die Bedeutsamkeit dieses Parameters hängt jedoch sehr von den Forderungen an den Ionenstrahl ab und kommt nur im komplexen Betrieb einer Anlage zur Geltung. Auch der/die Stromkreis/e gebildet aus der/den heißen bzw. kalten Kathode/n und den/der Anode/n der Penning-Entladung/en werden/wird von einem separaten unabhängig triggerbaren Netzgerät versorgt (Anspruch 5) .
Für den Fall der Full-PIG-Geometrie, Ansprüche 2 und 3, wird es beispielsweise möglich, durch geeignete Pulsverzögerung und
Puls-Triggerung der separaten Stromquellen zwischen den Betriebsmodi :
a) Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle und b) Penning-Ionenquelle
in beliebiger Abfolge hin und her zu schalten.
In den Ansprüchen 6 und 7 wird jeweils eine gebräuchliche Querschnittsform der Hohlkathode aufgeführt, nämlich ein runder und ein polygonaler Querschnitt.
Anspruch 8 beschreibt einen möglichen Aufbau der Sputter-Hohlkathode. Das ist üblicherweise ein gut die Wärme leitender, mit Kühlmittel durchströmter Träger aus z.B. Kupfer, auf welchem die eigentliche Elektrode, die Sputter-Hohlkathode, mit gutem Wärmeübergang befestigt ist. Die Innenwand des z. B. rohrförmigen Hohlraums besteht entweder aus dem gewünschten Element, wovon die Strahlionen gewonnen werden sollen, oder ist damit beschichtet. Letztere Art der Elektroden-Herstellung kommt dann in Frage, wenn Ionenstrahlen von sehr teuren oder seltenen Elementen erzeugt werden sollen, wie z.B. angereicherte oder reine
Isotope. Dabei wird von Fall zu Fall geprüft, ob das Aufbringen auf die Innenwand der Sputter -Hohlkathode auf galvanischem Wege oder per Drahtexplosion oder durch Aufdampfen oder durch Einklemmen eines dünnwandigen Röhrchens aus z.B. gerolltem Blech, erfolgen soll.
Je nach Größe, Geometrie und Forderungen zu der Stärke des Magnetfelds der Anlage wird das Magnetfeld über einen Permanentmagneten (Anspruch 9) , einen Elektromagneten (Anspruch 10 oder über eine supraleitenden Magneten (Anspruch 11) erzeugt.
Das Material der Kanalwand muß neben guten Sputtereigenschaften auch gute Eigenschaften hinsichtlich der Sekundärelektronenemission aufweisen, zusätzlich muß es ausreichend thermisch belastbar sein.
Die Hohlkathoden-Sputter-Ionenquelle, zeichnet sich aus durch: i. die zur Hohlraumachse radiale Extraktion des Ionenstrahls aus der Sputter-Hohlkathode durch den achsparallelen Durchbruch hindurch, ii. die hohen Ionenstrahl-Intensitäten, siehe Tabelle der Ergebnisse unten, im Einzelimpuls bis zu Repetitionsraten um 100/sec, iii. die hohe Effizienz des Materialverbrauchs, ca. 2% gegenüber der Penning-Ionenquelle von nur ca. 0,02% iv. den im Vergleich zu klassischen Penning-Ionenquelle geringen Oszillationsanteil im Ionenstrahl-Signal, auch Hash oder Rauschen genannt.
Dadurch, dass die Ionen den Kathodenfall passieren und dabei in Vorwärtsrichtung beschleunigt werden, profitiert die Brillianz des Ionenstrahls. Vergleichende Messungen der Emittanz gleicher Ionenstrahlen aus der herkömmlichen Penning-Quelle und der neuen Ionenquelle am UNILAC, GSI-Darmstadt, bestätigen dies.
Die Sputter-Hohlkathoden Geometrie ist besonders für die Ökonomie und die Langzeitkonstanz des Ionenquellenbetriebs von Vor-
teil . Die gesputterten neutralen Teilchen gelangen in das Plasma und werden dort durch schnelle Elektronen ionisiert und können nun, ebenfalls im Kathodenfall beschleunigt, entweder die Elektrode durch das Emissionsfenster verlassen oder durch „Selfsput- tering", oder auch durch „Sticking" an der Kanalwand den Io- nenproduktionsprozess unterstützen. Nicht ionisierte neutrale Teilchen treffen ebenfalls auf die Innenwand der Elektrode und sind somit weiter im Produktionsprozess präsent. Dies stellt einen beträchtlichen ökonomischen Vorteil dar gegenüber der herkömmlichen Sputter-Penningquelle, in welcher die meisten Teilchen, welche nicht als Ionen extrahiert werden, für weitere Ionenerzeugung verloren sind. Lediglich die neutralen Teilchen, welche den Innenzylinder der Sputter-Hohlkathode an den Zylinderenden und durch den Emissionsspalt verlassen, sind verloren. Ein weiterer kleiner Verlustbeitrag kommt von Ionen des gesputterten Materials, welche über den Kathodenfall in die Kathode/n implantiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen mit den
Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Half-PIG-Konfiguration,
Figur 2 die Full-PIG-Konfiguration,
Figur 3 das Prinzipschaltbild der Half-PIG-Konfiguration,
Figur 4 das Prinzipschaltbild der Full-PIG-Konfiguration.
Für die Realisation der Mechanik des Prototyps der neuen Ionenquelle wurde auf das modulare, mechanische Konzept der GSI- Penning-Ionenquelle zurückgegriffen. Dieses Konzept ist ein nicht publizierter GSI-interner Standard des Entwicklungsstandes vom Dezember 1989.
Zu Figur 1 und Figur 3 (Half-PIG) :
Die obere Kathode der Ionenquelle ist indirekt beheizt. Auf der Achse nach unten hin folgt die intensiv gekühlte kurze Anode. An einer isolierten Durchführung mit gutem Wärmeübergang, ist die Elektrode der Sputter-Hohlkathode, die Antikathode, eingesetzt. Die folgende Anode ist in der Half-PIG-Version grundsätzlich
nicht erforderlich ist aber für den gleichförmigen Gashaushalt der Entladung vorteilhaft.
Der Stromkreis heiße Kathode-Anode wird über des Netzgerät NG1 gebildet. Die Hohlkathode ist galvanisch mit der heißen Kathode verbunden. Bezugspotential ist die Anode (plus). Das Potential ist für optimalen Betrieb, d.h. gute Ionenstrahl-Qualität und - Ausbeute einstellbar. Die Tastverhältnisse sind in weiten Grenzen einstellbar. Typisch für Hochstrom-Linearbeschleuniger als Injektoren für Synchrotrons sind Repetitionsraten von 1/s bis 10/s bei 0.5 ms bis 2 ms Pulslänge.
Die nachstehenden Ergebnisse wurden für den Fall des homogenen magnetischen Feldes mit der Einstellung: 50/s und 1 ms, für den Fall des inhomogenen magnetischen Feldes mit der Einstellung: 10/s und 1 ms gewonnen.
In Figur 1 ist die Half-PIG-Geometrie dargestellt, in welcher das asymmetrische Ionenquellen-Gebilde Half-PIG bei Betrieb nur einen Teil des Volumens des Hohlzylinders der Sputter-Hohlkathode nutzt. Für praktische Anwendung kann die Länge der Sputter-Hohlkathode den technischen Gegebenheiten angepasst werden. Der aus dem achsparallelen Schlitz oder Durchbruch in der Wand der Sputter-Hohlkathode extrahierte bandförmige Ionenstrahl positiv geladener Ionen, hat im wesentlichen die Breite der durch den Durchbruch sichtbaren Länge, hier 45mm, der Plasmasäule. Die Elektrodenkörper der Hohlkathode hat hier eine Länge von 60 mm, die Anodenlänge beträgt hier 18 mm, um die Kontur einer von vielen möglichen, maschinenspezifischen Geometrien aufzuzeigen.
Figur 1 zeigt den Fall des Betriebs der Ionenquelle im inhomogenen Magnetfeld des Ionenquellenmagneten der Compact-PIG- Ionenquelle5' . Für den Fall des Betriebs der Ionenquelle im homogenen Magnetfeld spielt die Ausdehnung des Magnetfeldes für die Entladung keine Rolle, ist aber ionenoptisch für den Ionenstrahltransport bedeutungsvoll .
Die Magnetfeldach.se liegt parallel zur Längsachse des Hohlzylin- ders der Sputter-Hohlkathode. Die Magnetfeldform ähnelt einer magnetischen Flasche mit dem Verhältnis der Kraftflußdichte:
Flaschenhals : Flaschenbauch = 2 : 1,
wobei die Kathoden (Full-PIG-Version s.u.) in den Flaschenhälsen angeordnet sind und die Sputter-Hohlkathode im Bereich des Flaschenbauchs installiert ist. Für die u.s. Meßwerte war die Magnetfeldachse mit der Längsachse des Hohlzylinders zusammengelegt. Beide Achsen können nach Bedarf zur Strahloptimierung zueinander parallel verschoben werden, was aber mit einigem technischen Aufwand verbunden ist.
Zu Fig. 2:
Die Geometrie in Figur 2 kann man sich durch Spiegelung der Half-PIG-Geometrie an einer senkrecht zur Achse der Sputter- Hohlkathode verlaufenden Ebene entstanden denken. Es entsteht das symmetrische Ionenquellengebilde Full-PIG, bestehend aus zwei Penning-Entladungsgeometrien welche, auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, eine gemeinsame Antikathode nutzen.
Die beiden Penning-Plasmen zusammen, im Volumen von der jeweiligen heißen Kathode / kalten Kathode ausgehend, bis zur Mitte des zylindrischen Hohlraums der Sputter-Hohlkathode als Antikathode reichend, da diese hier spiegelbildlich zur Mitteneben liegt, erfüllen den ganzen zylindrischen Zwischenraum zwischen den Kathoden, den beiden Anoden und in der Sputter-Hohlkathode.
Der aus der Sputter-Hohlkathode radial extrahierte, bandförmige Ionenstrahl positiver Ionen hat eine Breite, die der Länge des axialen Durchbruchs in der Sputter-Hohlkathode entspricht und ist der Elektrodenposition und Elektrodengeometrie entsprechend ebenfalls symmetrisch zur Mittenebene des Magnetfeldes und der Entladungsgeometrie .
Beiden Konfigurationen, Half-PIG und Full-PIG, ist die radiale Extraktion eines Strahls positiv geladener Ionen in Form eines bandförmigen Strahls gemeinsam. Bei gleicher Spalt- bzw. Durchbruch-Geometrie in der Sputter-Hohlkathode unterscheiden sie sich in der Breite des Ionenstrahls und auch in der Intensität.
Unterschiedliche Magnetfeldstärken und -formen bedingen unterschiedliche Betriebsarten der Hohlkathoden-Sputter Ionenquelle. Höchste Ionenstrahlströme für niedrige Ladungszustände werden bislang im inhomogenen Magnetfeld erzielt.
Mit massiven Rohrelektroden aus z.B. Aluminium oder Molybdän als Sputter-Hohlkathoden werden in jeweils einem ununterbrochenen Betrieb bis zu 100 Stunden Strahlbetrieb mit hoher zeitlicher Stromkonstanz durchgeführt. Erste Abschätzungen des Materialverbrauchs zeigen Effizienzwerte um 2% im Gegensatz zu Penning- Ionenquellen von ca. 0,02%.
Tabelle der Ergebnisse mit der Full-PIG Version in unterschiedlichen Magnetfeldern
FULL-PIG : Ergebnisse , homogenes Magnetfeld (OLDPIG)
ION Ladung Masse Are U Are I Magnetfeld lonenstrom Extraction Periode Pulslange ARC Power
Amu Volt Amp Tesla mA kV ms ms Watts
AI 1 27 1200 4 0,6 16 15 20 1,3 312
Ti 1 48 500 6 0,77 6 13,5 20 1 150
Ti 2 48 2400 6 0,53 8 12,95 40 2 720
Ni 1 58 1100 7,5 0,75 5 10,7 20 OJ 289
Cu 1 63 1500 16 0,86 12 12,8 100 1 ,5 360
FULL-PIG : Ergebnisse, inhomogenes Magnetfeld (CPIG)
ION Ladung Masse Are U Arc l Magnetfeld lonenstrom Extraction Periode Pulslänge ARC Power amu Volt Amp Tesla mA kV ms ms Watts cw
AI 1 27 550 5,5 0,15 14 12,4 200 1 15
AI 1 27 750 16 0,15 45 23,23 100 1 120
Al- 2 27 800 15,5 0,15 3,5 22,74 100 1 124
Ti 1 48 1000 22 0,15 24 24,88 100 0,8 176
Ti 2 48 600 23,5 0,15 15 24,24 100 1 141
Ti 3 48 600 23 0,15 2,2 24,88 100 0,8 110
Ni 1 58 900 12 0,15 11 19,4 100 1,5 162
Cu 1 63 1000 3,5 0,14 16 17,4 100 1 35
Cu 2 63 750 3,3 0,14 1,3 16,3 200 2 25
Mo 1 98 900 8 0,15 1,6 10,3 100 1 72
Mo 2 98 500 15 0,15 10 21 ,8 100 0,75 56
Mo 3 98 500 15 0,15 2 21,8 100 0,75 56
Mo 4 98 400 6,5 0,15 0,122 19,67 100 2 52
Pb 1 208 200 4,4 0,14 1 5,9 40 1 22
Pb 2 208 200 4,4 0,15 2 10,7 200 1 4
Legende:
ARC U : Entladungsspannung
ARC I : Entladungsstrom
Magnetfeld: Kraftflussdichte des Magnetfeldes der Ionenquelle lonenstrom: Pulsamplitude des Ionenstrahlstroms nach Analyse
Extraction: Potential der Ionenquelle gegen Erdpotential
Periode: Periode der Entladungspulsfolge
Pulslänge: zeitliche Dauer des Entladungspulses
ARC Power: mittlere Entladungsleistung
Literatur :
1) "Handbook of Ion Sources" by Bernhard Wolf,
GSI Center for Heavy Ion Research Darmstadt, Germany, Crc Press Boca Raton New York London Tokyo, 1995, P 69) .
2) P.M. Morozow et. al . , Atomnaya Energiya
3, 272, (1957)
3) M. Müller und G. Hortig , IEEE Trans. Nucl. Sei NS-16, 38, 1969
4) H. Winter, GSI - Bericht PB1-74, Darmstadt 1974
5) M. Müller, IEEE Trans. Nucl. Sei. NS-30 (1983) 1499