Ultracold high precision ion sources
Final Report Abstract
In dem Forschungsprojekt wurde eine deterministische Ionenquelle mit hoher Repetitionsrate aufgebaut. Das Funktionsprinzip ist denkbar einfach. Neutrale Atome werden zunächst in einer magneto-optischen Falle durch Laserstrahlung gekühlt und gefangen. Mittels eines Dreiphoton- Ionisationsprozesses werden die Atome ionisiert. Die entstehenden Elektronen und Ionen werden durch ein angelegtes elektrisches Feld auseinandergezogen. Das viel schnellere Elektron erreicht nach wenigen Nanosekunden den Detektor. Sobald das Elektron registriert ist, schaltet eine Elektrode in der Ionenoptik auf Durchlass. Im Normalzustand lenkt die Elektrode die Ionen ab. So können nur Ionen die Elektrode passieren, für die ein zugehöriges Elektron detektiert wurde. Damit ist die Zahl der Ionen, die die Elektrode passieren, genau bekannt. Dieses Prinzip kann nun verwendet werden, um eine genau fest gelegte Zahl von Ionen zu erzeugen. Im Extremfall können auch nur einzelne Ionen erzeugt werden und z. B. auf Oberflächen geschossen werden. Auch eine Korrektur der Ionentrajektorie ist möglich, da durch die Detektion des Elektrons der Startzeitpunkt des Ions genau bekannt ist. Eine solche deterministische Ionenquelle bietet zahlreiche Möglichkeiten und neue Ansätze für Dotierungsvorhaben, die Erzeugung von Farbzentren, die Oberflächenspektroskopie und die Ionenmikroskopie.
Publications
- “A high repetition deterministic single ion source”. New Journal of Physics
C. Sahin, P. Geppert, A. Müllers, and H. Ott
(See online at https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa9461)
