Elektronspektrométerek fejlesztése az ATOMKI-ben (1970-2013) Kövér Ákos Atommagkutató Intézet, Magyar Tudományos Akadémia Debrecen
Magspektroszkópiától az atomi ütközések fizikájáig 1970-től új kutatási terület: atomfizika magfizikai módszerekkel
• Kisenergiájú belső konverziós elektronok vizsgálata. • Nukleáris gyorsítókon alapuló Röntgen spektroszkópia.
• Nukleáris gyorsítókon alapuló elektronspektroszkópia • Nagy energiafeloldású elektronspektrométerek fejlesztése.
2
Elektronspektrométerek, amelyeket az ATOMKI-ben terveztek és építettek
ATOMKI-ben működők: ESA-11 ESA-13 ESA-31
ESA-21
ESA-22D
szil. felületek Gáz céltárgy szil. felületek Gáz céltárgy Foto - Auger ion-atom Photo –Auger ion-atom, Auger elektron elektron ütközések elektron spectroszkópia spectroszkópia Oo spektr. szögeloszlás. 1990 1975-1990 1982-2000 1980
Gáz céltárgy Foto- Auger elektron koinc. Szögeloszlás 2003
Más intézetekben működők: ESA-12
ESA-13M
ESA-13
Rez, Prague, 1977Magspektroszkópia.
Miskolci E.., 1983atomfizika
Bp. BME, 1984 kémia (UPS)
ESA-32
ESA-22L
ESA-22G
Bp. ELTE, 1991kémia (UPS)
Lund, 1998-2006 Hamburg, 2006Fotoel. szögeloszlás.
Giessen 2004e--ion koinc. szögeloszlás.
Time of flight Szegedi Tud.Egyetem Fotoelektron spektr. (XUV), 2013
ESA-21-22 vezérlő és adatgyűjtő rendszer 1981 - 2013 Nagypontosságú és stabilitású TE (ATOMKI fejlesztés)
Szoftver: fejlesztés
Vezérlő elektronika: • 1973 PDP 8 + CAMAC • 1980 PDP 11 + CAMAC • 1995 PC based ISA cards +PC • 2008 Független vezérlő egység USB –kapcsolat ( LanDaq, FUG Tápegység) ATOMKI
• 1975 Focal (TPA (PDP) – 8)
• 1980 Fortran (PDP-11) • 1995 Pascal (DOS based) • 2008- LabView 4
ESA-11
1973 -1990
• Kisenergiájú belső konverziós elektronok (kémiai effektusok)
K- int conv. el. 125I LMM Auger 125Te
• Fotoelektron spektroszkópia (ESCA)
Röntgen csővel kiegészítve Fotoelektron spektr.
felületek vizsgálata
Az első ESCA berendezés Magyarországon
ESA-12 - Česca Prága 1977
…
Belső konverziós elektronok (20 keV) Fotoelektron vizsgálatok E/E = 2x10-4 2.17 keV 99Tc
M5
M4 1.0 eV
1910
Nuclear Physics Institute of the ASCR (Rez), Nuclear Physics News 20(2010)5. A spektrométer máig ez egyik meghatározó berendezése az intézetnek.
1915 eV
ESA-31
1990 -
• Röntgenekkel indukált fotoelektron spektroszkópia (ESCA, – felületek vizsgálata)
• Kemény Röntgen nyaláb használata (10 KeV-ig) foto- és Auger elektronspektr.
Félgömb típusú spm.
ΔE/E= 3x10-5 2 Röntgen csővel kiegészítve Minta kezelő és mozgató rendszer Másolata működik az ELTE Kémiai Tanszékén (UPS) 7
ESA-13 1982 -1990 VdG 5, Frankfurt/M, VdG 1,5
E/E
2x10-3
Magfizikai gyorsítókon alapuló elektronspektroszkópia 0o spektroszkópia - elektron befogás folytonos energiájú állapotba (ECC) 0o - 180o elektron vesztés (ELC) Elektron befogás strukturált és semleges lövedékek esetében
A két másolat a Miskolci egyetemen és a BME Szervetlen Kémiai tanszékén működik.
ESA-21
Magfizikai gyorsítókon alapuló elektronspektroszkópia (Debrecen, Dubna): H+,He+,He2+, Ne3+, Ar6+, etc. • Nagy energia feloldású Auger elektron spektroszkópia – alignment, ütközés utáni kölcsönhatás (PCI) • Többszörös elektron szórás – Fermi shuttle
Egy gömb- és egy henger tükörből álló analizátor ΔE/E= 2x10-4
13 detektor 0o – 180o tartományban 15o -ként
9
1980 - 1985 DUBNA (Oroszország) U-300 nehézion ciklotron
Többszörös ionizáció – szögleoszlás
1985-től Debrecen VdG-5 Nagy energiafelbontású Auger elektron spektr. Ütközés utáni effektusok (lövedék – Auger elektron)
10
ESA-22
Lund – Max-2 and Hamburg Doris III
Fotoelektron spektroszkópia • ESA-21 módosított változata •
e- - e- koincidencia ΔE/E= 2x10-4
• 20 - 22 detektor vagy egy channelplate
AR LMM vonalak koincidenciában with 2p1/2 and 2p3/2 photoelectrons
• UHV kompatibilis ESA-22
A spektrométer két másolata Giessen-ben és Hamburgban működik.
11
Repülési idő spektrométer (TOF) Mérési tartomány: 0 - 60 eV Gyűjtési tartomány: ±10o (±1,14o) 3 elemes lencserendszer (párhuzamosítás, fékezés) Mágneses árnyékolás (<10 mG (10-5 T)) Szolenoid 100 cm „drift” cső Mozgatható gázbeveztő fúvóka (0,2 mm átm, 10 mm hoszzú)
Detektor: 40 mm átm. „channel plate” TDC, CFG: Surfafe Concept GmbH FWHM: 150 - 200 ps 60 eV e- ; 100 cm úthossz; T=217,5 ns Energia felbontás: 110 meV (9,2x10-4)
6 eV-re fékezve, T= 688,5 ns. Energia felbontás: 3,5 meV (5,8x10-4 )
12
Eredmények: Jelenleg a rendszert szaggatott elektornyalábbal teszteljük. Az elért időfelbontás (ΔT/T) 2,7x10-3 a 200eV körüli Ar LMM Auger vonalakra. Ezt a felbontást döntően a gerjesztő elektron csomagok időbeli kiterjedése határozza meg. Ar LMM csoport 1 keV elektron bombázás esetében:
13
