Published 1987 | Version v1
Miscellaneous

The construction of a gas ion source

Description

Hydrogen or rare-gas ions can be produced in high electric fields around very fine tips in the so-called gas field-ionization sources. For the purpose of a powerful ion source on these tips an elevation, the so-called super-tip, must be grown. The aim of this thesis was, to construct such a gas field-ionization source and study in its essential parameters ans, as far already possible, test on its suitability as ion sources. After the construction of the source systematic studies on the field ion current on tungsten tips in dependence on the pressure, the field strength, the tip temperature, the tip radius r, the kind of gas, and the gas temperature T were performed. The field ion current increases linear with the pressure, at least with T-1 and with r2.5. By optimization of these parameters currents of several 100 nA are possible from an emitter without super-tip. Because of the requirement of as low as possible tip and gas temperatures especially H2, and Neon are predestinated for such a source. The results of this thesis permit the application of a gas field-ionization source structurated with super-tips as a ion source. To a liquid-metal source it is thereby with its possible directed-beam value of 109 A/cm-2 sr, an energy-sharpness of 1 eV, and a virtual source size of about 1 nm essentially superior. (orig./HSI)

Availability note (English)

Available from the library of Heidelberg Univ. (Germany, F.R.).

Abstract (German)

Wasserstoff oder Edelgasionen koennen in hohen elektrischen Feldern um sehr feine Spitzen in den sogenannten Gasfeldionisationsquellen erzeugt werden. Zum Zwecke einer leistungsfaehigen Ionenquelle muss auf diesen Spitzen eine Erhoehung, die sogenannte Ueberspitze, gezuechtet werden. Ziel dieser Arbeit war es eine solche Gasfeldionisationsquelle aufzubauen und in ihren wesentlichen Parametern zu untersuchen und, soweit schon moeglich, auf ihre Tauglichkeit als Ionenquelle zu ueberpruefen. Nach dem Aufbau der Quelle wurden systematische Untersuchungen zum Feldionenstrom an Wolframspitzen in Abhaengigkeit vom Druck, der Feldstaerke, der Spitzentemperatur, dem Spitzenradius rsp, der Gasart und der Gastemperatur TGas angestellt. Der Feldionenstrom waechst linear mit dem Druck, mindestens mit TGas-1 und mit rsp2,5. Durch Optimierung dieser Parameter sind Stroeme von mehreren 100 nA von einem Emitter ohne Ueberspitze moeglich. Wegen der Forderung nach moeglichst tiefen Spitzen- und Gastemperaturen sind vor allem H2, He und Ne fuer eine solche Quelle praedestiniert. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen die Anwendung einer mit einer Ueberspitze strukturierten Gasfeldionisationsquelle als eine Ionenquelle zu. Einer Fluessigmetallquelle ist sie dabei mit ihrem moeglichen Richtstrahlwert von 109A/cm2 sr, einer Energieschaerfe von 1 eV und einer virtuellen Quellengroesse von etwa 1 nm deutlich ueberlegen. (orig./HSI)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Der Aufbau einer Gasfeldionisationsquelle

Publishing Information

Imprint Pagination
78 p.

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
21053813
Subject category
S43: PARTICLE ACCELERATORS;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis, Non-conventional Literature
Descriptors DEI
DIMENSIONS; ELECTRIC FIELDS; ENERGY RESOLUTION; FIELD EMISSION; FOCUSING; HELIUM; HELIUM IONS; HYDROGEN; HYDROGEN IONS; ION SOURCES; NANO AMP BEAM CURRENTS; NEON; NEON IONS; PRESSURE DEPENDENCE; SIZE; TEMPERATURE DEPENDENCE
Descriptors DEC
BEAM CURRENTS; CHARGED PARTICLES; CURRENTS; ELEMENTS; EMISSION; IONS; NONMETALS; RARE GASES; RESOLUTION