Transport und Wechselwirkungen hochgeladener Ionen beim Durchgang durch Nanokapillaren

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2002 berichteten Stolterfoht u.a. [1] vom Durchgang hochgeladener Ionen durch Kapillaren in isolierenden PET-Polymeren (100 nm Kapillarenöffnung und 10 ¿m Foliendicke) bei vernachlässigbarem Ladungsaustausch. Trotz eines aus dem Aspektverhältnis folgenden Grenzwinkels von 0,8° konnten Ne7+-Ionen noch unter Anstellwinkeln bis zu ± 20o nachgewiesen werden. Durch die Experimente wurde gezeigt, dass die Ionen durch die Kapillare eine Neuorientierung erfahren. Ladungszustand und Ionenenergie bleiben erhalten, es erfolgt ein geführter Transport. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass erst nach einer Aufladung der Kapillaren durch mehrminütige Bestrahlung der beobachtete Führungseffekt auftritt. Mit der gegenwärtig unikalen Zweiquellenstrahlanlage des FZ Rossendorf (14,5 GHz ECR-Ionenquelle und EBIT; Ionenenergiebereich von 25 keV×q bis eV×q) existieren hervorragende Voraussetzungen, die Transmission extrem hochgeladener Ionen wie z.B. Xe44+ zu studieren. Prinzipiell können Ionenladungen zum Einsatz gelangen, wie sie an ECR-Strahlanlagen nicht verfügbar sind. Die Aufladung der Kapillaren erfolgt durch einen vergleichsweise intensiven Strahl aus der ECR-Ionenquelle und das eigentliche Transmissionsexperiment erfolgt mit aus der EBIT extrahierten hochgeladenen Ionen. Mit dieser Anordnung wird es in einem bisher nicht untersuchten Ionenladungsbereich erstmalig möglich, Abhängigkeiten der Ionentransmission bezüglich der Ionenenergie, des Ladungszustandes sowie der Kapillarparameter zu untersuchen. Es wird geprüft, ob sich das beschriebene Ionentransmissionsverhalten für Elemente der Ionenstrahlfokussierung (Ionenlinsen) eignet. Experimentell-methodisch erfolgen die Arbeiten in Zusammenarbeit mit dem Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung des FZ Rossendorf (Prof. Möller) und dem HMI Berlin (Prof. Stolterfoht), für den Bereich der theoretischen Beschreibung der Experimentergebnisse wurde eine Zusammenarbeit mit dem Institut für Theoretische Physik der TU Wien (Prof. Burgdörfer) vereinbart.