Präzisionsmassenmessungen ISOLTRAP

Melina WoitunGerman Internship Programme

27. April 2012

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Inhalt

IsoldeIsoltrapStatistische und systematische UngenauigkeitenTest einer neuen Messmethode

Isolde

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Separatormagnet

Transportoptik

Protonenstrahl(1,4GeV)

Target und Ionenquelle

Protonenstrahl

Ionenstrahl

Isolde

4

Isolde

5

Separatormagnet

Transportoptik

Protonenstrahl(1,4GeV)

Target und Ionenquelle

Protonenstrahl

Ionenstrahl

Isolde

6

Isoltrap

7

Isoltrap

8

Zusammenhang zwischen Masse und Geschwindigkeit: m

MR-ToF

Isoltrap

9

Isoltrap

Obere Penningfalle

10

Isoltrap

11

Isoltrap

Zusammenhang der radialen Bewegungen

ist die reine Zyklotronfrequenz eines Teilchens mit der Masse m und der Ladung q in einem homogenen Feld B

Bei bekanntem B Messung des Verhältnisses q/m

Bestimmung von B: Massenmessung von bekannten Ionen (Referenzionen)

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c

Bm

qc

2

1

Isoltrap

Quadrupolfeld Anregung mit Zyklotronfrequenz

Umwandlung der radialen Frequenzen:nach vollständiger Umwandlung modifizierter Zyklotronradius = ursprünglichen Magnetronradius

höhere Frequenz mehr Energie

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Isoltrap

Resonanzkurve:

Massenbestimmung:

14

Bm

qc

2

1

Gleichung mit Referenzion:

eerefioi

refioi mmmm

UngenauigkeitenStatistische Ungenauigkeiten Systematische Ungenauigkeiten

Standardabweichung: Bereich in den bei einer vergleichbaren Messung 66,67% der Ergebnisse fallen müssen Je mehr Ionen vermessen werden, desto kleiner wird

Coulomb-Abstoßungen in den Fallen

Veränderung des Magnetfeldes im Laufe der Zeit:• Temperaturschwankungen in der

Halle (z.B.: Tag-Nacht)• Abnahme des magnetischen Feldes

trotz Supraleiter

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Ungenauigkeiten

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UngenauigkeitenStatistische Ungenauigkeiten Systematische Ungenauigkeiten

Standardabweichung: Bereich in den bei einer vergleichbaren Messung 66,67% der Ergebnisse fallen müssen Je mehr Ionen vermessen werden, desto kleiner wird

Coulomb-Abstoßungen in den Fallen

Veränderung des Magnetfeldes im Laufe der Zeit:• Temperaturschwankungen in der

Halle (z.B.: Tag-Nacht)• Abnahme des magnetischen Feldes

trotz Supraleiter

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Ungenauigkeiten

Magnetfluktuationen

18

Massenmessung mit MR-ToF

19

1

2

2

1

t

t

m

m

Danke …

Susanne: für die Zeit, Geduld und die vielen erklärenden Zeichnungen

Marco, Christopher, Frank, Robert und Vladimir:für die vielen Erklärungen und die Beantwortung jeder noch so trivialen Frage

Bengu:für die gemeinsame Arbeitszeit und die interessanten Gespräche

Kim:für die Führung durch das Experiment COLLAPS

dem ganzen ISOLDE-Team:für die freundliche Aufnahme

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