Untersuchungen zur Ionenproduktion und Strahlformierung bei EZR-Ionenquellen

Die Schwerpunkte dieser Arbeit lassen sich folgendermaßen zusammenfassen : Einerseits konzentrierten sich die experimentellen Untersuchungen an der 5 GHz EZR-Versuchsquelle "PRE-ISIS 2 *" darauf, möglichst große Ströme an hoch geladenen Ionen zu extrahieren. Andererseits war für die EZR-Ionenquellen im Rahmen des Jülicher Projektes "ISIS" die numerische Simulation der Ionenextraktion und Strahlformierung erforderlich, um mit Hilfe der daraus resultierenden Ergebnisse eine gute Emittanzanpassung an das Strahlführungssystem und damit maximale Transmission zum Zyklotron zu erreichen. Eine wichtige Erkenntnis, die mit der PRE-ISIS 2* gewonnen werden konnte, liegt darin, daß beim Betrieb der Quelle mit einem Gasgemisch die Ionenströme in den hohen Ladungszuständen erheblich ansteigen. Bei einem Mischgas, bestehend aus 97 % N$_{2}$ und 3 % Argon, ergibt sich gegenüber dem reinen Ar-Plasma beispielsweise für Ar$^{8+}$ eine Steigerung um einen Faktor 100 auf einen Wert von über 15 $\mu$A. nie durchgeführten Experimente zur Erklärung des Mischgaseffektes stützen die Hypothese, daß Transferionisationsprozesse im EZR-Plasma für die erhöhte Produktion der hochgeladenen Ionen verantwortlich sein können. Des weiteren konnte festgestellt werden, daß die PRE-ISIS 2* EZR-Quelle in der Lage ist, hohe Ströme an leichten Ionen zu produzieren wie z. B. 600 $\mu$A H$^{+}$ und 400 $\mu$A He$^{2+}$. Damit kann diese Quellenversion als Prototyp einer externen Leichtionenquelle für das Jülicher Zyklotron angesehen werden. Theoretisch ergibt sich, daß die Größe der Emittanz e des Ionenstrahls, im Falle der EZR-Quellen proportional zur Wurzel aus dem Ladungs-zu-Masse-Verhältnis der Ionen und zur Magnetfeldstärke am Ionisationsort ist. Außerdem [...