Elektron-ciklotronrezonanciás (ECR) ionforrás

Kategória Gyorsító
Típus 14 GHz, Atomki gyártmány
Szervezeti egység
Eszközfelelős
Üzembentartó Atomki
Felhasználás Kutatás, Szolgáltatás, Fejlesztés
Érték Nagy értékű
Kutatási témák
Publikációk
Kivonat

Az Atomkiban üzemel az egyetlen magyar elektron-ciklotronrezonanciás (ECR) ionforrás (ECRIS). Az Atomki Részecskegyorsító Központjának tagjaként az ECRIS egy önálló kisenergiás gyorsítóberendezésként szolgáltat plazmát és ionnyalábot.

 

Fő felhasználási területei:

  • alapkutatás (asztrokémia, atomfizika, plazmafizika) és
  • gyakorlati alkalmazások (felületfizika, orvosi implantátumok).
Leírás

Az Atomki ECR ionforrása egy közepes méretű berendezés és - ellentétben nevével - valójában egy kisenergiás részecskegyorsító plazmák és ionnyalábok előállítására széles részecske-, töltés- és energiatartományban.

 

Plazma- és ionválaszték:

  • H, He, N, O, Ne, Si, Ar, Kr, Xe (gázokból) és
  • Ca, Ni, Fe, Zn, C, C60, Au, Ag, Pb (szilárdakból).

 

Az ionnyalábok töltése és energiája egy felső határig növelhető. A legnagyobb elért töltésállapot a mai napig 30 (arany-nyalábok esetén), amely magyar rekord.

A gáz és szilárd halmazállapotú anyagokból létrehozott ionnyaláb-választékot és a különböző töltésállapotokhoz tartozó nyalábintenzitást az alábbi két grafikon (1-2.) mutatja be. A teljes kinetikus nyalábenergia folytonosan változtatható 50 eV és 900 keV között.

 

Az ECR laboratóriumban számos atom- és plazmafizikai, asztrokémiai kutatás folyik, például plazmadiagnosztika, röntgenspektroszkópia, infraspektroszkópia, ion - felület és ion - vékonyrétegek kölcsönhatásának vizsgálata. Az ígéretes gyakorlati alkalmazások közül említésre méltó a funkcionalizálás: az ECR-rel előállított plazmák vagy ionnyalábok hatására egy adott cél érdekében megváltoznak az anyagok (például orvosi implantátumok) felületének tulajdonságai.

 

Az ECR ionforrás gyorsítóterének felülnézeti rajza látható a lenti (3.) képen. Két nyalábcsatorna lett kialakítva 90 és 55 fokos eltérítő mágnesekkel. Felületmódosító besugárzásokra 0 és 90 fokon elhelyezett céltárgy-kamrákban van lehetőség. A nyalábvégeken atomfizikai és asztrokémiai kutatások ütköztető kamrái találhatók.

 

A lejátszódó folyamatok vizsgálatát a legmodernebb spektrometriai és spektroszkópiai eszközök segítik:

  • FTIR - Fourier Transform InfraRed,
  • TOF - Time-Of-Flight,
  • QMS - Quadrupole Mass Spectrometer.

Kattintson a képekre a megtekintéshez.

1-2. Nyalábintenzitások a töltésállapot függvényében gáz (balra) és szilárd (jobbra) halmazállapotok esetén.

3. Az ECR ionforrás gyorsítóterének felülnézeti rajza.


Videók:

Kapcsolódó publikációk:

Kapcsolódó fejlesztési projektek:

  • GINOP-2.2.1-15-2016-00012; eMFC: Újszerű ipari integrált irányítási szoftver keretrendszer kutatása és alkalmazása kísérleti fizikai nagyberendezésekre

Kapcsolódó tudományos projektek: