Trampa de iones de haz de electrones - Electron beam ion trap

Esquemas de una trampa de iones de haz de electrones. Rojo: filamento de fuente de electrones, azul: haz de electrones, negro: electrodos , verde: imán. La línea delgada representa el potencial eléctrico a lo largo del eje.

La trampa de iones de haz de electrones ( EBIT ) es una botella electromagnética que produce y confina iones muy cargados . Un EBIT utiliza un haz de electrones enfocado con un poderoso campo magnético para ionizar átomos a estados de carga alta por impacto de electrones sucesivos .

Fue inventado por M. Levine y R. Marrs en LLNL y LBNL .

Operación

Los iones positivos producidos en la región donde los átomos interceptan el haz de electrones están estrechamente confinados en su movimiento por la fuerte atracción ejercida por la carga negativa del haz de electrones. Por tanto, orbitan alrededor del haz de electrones, lo cruzan con frecuencia y dan lugar a más colisiones e ionización. Para restringir el movimiento de iones a lo largo de la dirección del eje del haz de electrones, se utilizan electrodos de atrapamiento que llevan voltajes positivos con respecto a un electrodo central.

La trampa de iones resultante puede contener iones durante muchos segundos y minutos, y de esta manera se pueden lograr las condiciones para alcanzar los estados de carga más altos, hasta el uranio desnudo (U 92+ ).

La fuerte carga necesaria para el confinamiento radial de los iones requiere grandes corrientes de haz de electrones de decenas a cientos de miliamperios . Al mismo tiempo, se utilizan altos voltajes (hasta 200 kilovoltios ) para acelerar los electrones con el fin de lograr estados de alta carga de los iones.

Para evitar la reducción de carga de los iones por colisiones con átomos neutros de los que pueden capturar electrones, el vacío en el aparato generalmente se mantiene a niveles de UHV , con valores de presión típicos de solo 10-12 torr (~ 10-10 pascal ).

Aplicaciones

Los EBIT se utilizan para investigar las propiedades fundamentales de iones muy cargados, por ejemplo, mediante espectroscopía de fotones, en particular en el contexto de la teoría relativista de la estructura atómica y la electrodinámica cuántica (QED). Su idoneidad para preparar y reproducir en un volumen microscópico las condiciones de plasmas astrofísicos de alta temperatura y plasmas de fusión por confinamiento magnético los convierten en herramientas de investigación muy apropiadas. Otros campos incluyen el estudio de sus interacciones con superficies y posibles aplicaciones a la microlitografía .

Referencias

enlaces externos