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LEBT
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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Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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Low Energy Beam Transport and Diagnostic
Schematischer Versuchsaufbau
Ionenquelle Gabor-Plasma-Linse
Schlitz-GitterEmittanzmessanlage
Faradaytasse
Emittanzmessung
Ar+, I =280 mA, U =10 keVFDT ex
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IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
10 cm
Plasmagenerator (HIEFS)
Extraktionssystem
Druckmessung 2Faradaytasse 1
Lochblende
Solenoide (max. 0.73 T)mit Einsätzen
Turbomolekular-pumpe (500 l/s)
Druckmessung 1
Turbomolekular-pumpe (240 l/s)
Turbomolekular-pumpe (500 l/s)
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
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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]
LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
Eignet sich die Gabor-Plasma-Linse-
zum Transport von H - Strahlen?
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LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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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LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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
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Testinjector 1
D PRFQ GPLGPL IS Powersupply20 kV
T BiGPL
Ionenquelle & LEBTBeschleunigerLinse &
Targetkammer
LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
Zukunftsplan: Aufbau des Testinjektor 1
Blendeneinsatz
Spulen
Streben
Rezipient
Erdelektroden
Anode
Aufbau und externe Felder der BiGPL
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LEBT
IAP Uni - Frankfurt
Low Energy Beam Transport and Diagnostic
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