Beweging van ionen in de WITCH Penningvallen

Beweging van ionen in de
WITCH Penningvallen
Simon Van Gorp
Prof. Dr. Nathal Severijns, Sam Coeck, Michael Tandecki, Valentin Kozlov
Overzicht



Weak
Interaction
Trap for
CHarged Particles
Zwakke Interactie en motivatie WITCH
Experimentele opstelling
Simulaties van ionen
• Buffergas
• Dipoolexcitatie
• Quadrupoolexcitatie
• Optimale parameters (massa, druk, amplitude)
• Octupoolexcitatie

Besluit en vooruitblik
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Motivatie
EXP:
|CS/CV| < 0.07
|CT/CA| < 0.09
1
0.8
=>Zoeken naar Scalaire en Tensor
interacties.
=>Vorm van het terugstootspectrum
opmeten na b verval
V
S
0.6
0.4
0.2
0
100
200
300
400
500
Terugstootenergie (eV) Lage Energie! Nood aan terugstootvrije
bron
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Experimentele Opstelling
~7m
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Penningval
B: radiale opsluiting
E: axiale opsluiting
Ontbinding in 3 harmonische eigenbewegingen
*axiaal
: beweging in parabolische El-potentiaal.
*cyclotron : beweging rond B-veldlijn.
*magnetron : B en E zoeken compromis.
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Buffergas effect
d
In eerste benadering dempingskracht
cyclotronstraal daalt ~ 20 ms
magnetronstraal stijgt ~ 200 s
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Dipoolexcitatie
Aangelegde potentiaal:
Resonante frequenties
Massa
onafhankelijk
w-
w+
Massa
afhankelijk
Dipool om overbodige massa’s uit Penningval te krijgen
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Quadrupoolexcitatie
Continue omzetting van magnetronbeweging in
cyclotronbeweging. En vice-versa.
Quadrupoolexcitatie wc + buffergas -> cyclotronbeweging verliest energie door
buffergasbotsingen
-> de afstand van ion tot centrum daalt.
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
massaresolutie
Frequentiescan geeft informatie over
massaresolutie via:
vb: 35Ar scheiden van 35Cl
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Optimale amplitude
=> exponentiël dalende fit maken
voor verschillende amplitudes
=> Saturatiepunt zoeken
X-as: amplitude
Y-as: exponentiële
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Optimale centreertijd
Hogere druk: Kans op botsing is groter ->
Ion geraakt sneller gecentreerd.
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Optimale massaresolutie
Afhankelijk van
amplitude
druk
tijd
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Octupoolexcitatie




Veel snellere centrering.
Hoge massaselectiviteit cfr LEBIT, SHIPTRAP.
Sterk afhankelijk van druk en amplitude.
Koelt niet voldoende bij p=1e-4 mbar.
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
REXTRAP
Excitatiefrequenties en -tijden bepalen
Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007
Besluit en vooruitblik

Optimale parameters:
Quadrupoolexcitaites
• Amplitude
• Massaresolutie
• Koelingstijd

Octupool niet geschikt voor WITCH.

Effect van meer ionen in
simulatieprogramma inbouwen.
Simulaties experimenteel verifieëren op
WITCH.

Simon Van Gorp: Beweging van ionen in de WITCH Penningval
16/05/2007