Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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A: Atomphysik

A 18: Symposium Hochgeladene Ionen II Poster

A 18.11: Poster

Freitag, 19. März 1999, 15:00–16:30, PY

Präzisionsmassenmessungen an einzelnen hochgeladenen Ionen in einer Penningfalle — •W. Quint¹, H. Häffner¹, N. Hermanspahn², H.-J. Kluge¹, S. Stahl¹, J. Verdú² und G. Werth² — ¹GSI Darmstadt, 64291 Darmstadt — ²Universität Mainz, 55099 Mainz

Die Masse eines Teilchens ist proportional zu seiner Gesamtenergie. Massenmessungen an hochgeladenen Ionen können daher genutzt werden, um atomare Bindungsenergien zu bestimmen. Die genauesten Massenspektrometer sind Penningfallen, in denen die Masse über die Zyklotronfrequenz bestimmt wird (ω _c = q/m· B). In Penningfallen wurden schon Massen mit einer relativen Genauigkeit von Δ m/ m<10⁻¹⁰ bestimmt. Diese hohe Auflösung macht es möglich, atomare Bindungsenergien schwerer Ionen auf 20 eV genau zu wiegen. Somit können verschiedene Beiträge, wie relativistische Korrekturen, Breit-Korrekturen oder QED-Korrekturen aufgelöst werden.

In unserem Experiment werden leichte hochgelandene Ionen, wie O⁷⁺ oder C⁵⁺, durch Elektronenstoßionisation erzeugt. Sie werden anschließend mit der Methode der Widerstandskühlung mit einer Zeitkonstante von 130 ms auf eine Temperatur von 4 K gekühlt. Ein einzelnes C⁵⁺ Ion kann zerstörungsfrei mit Hilfe supraleitender Schwingkreise detektiert werden. Die Bewegungsfrequenzen des Ions in der Penningfalle (reduzierte Zyklotronfrequenz, axiale Freuqenz und Magnetronfrequenz) können mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Aus den drei Bewegungsfrequenzen können wir die freie Zyklotronfrequenz des Ions mit einer relativen Genauigkeit von 8· 10⁻¹⁰ bestimmen. Nach Durchführung von apparativen Verbesserungen sollten Massenmessungen mit einer relativen Genauigkeit von 10⁻¹⁰ möglich sein.