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 szil. felületek Foto - Auger elektron spectroszkópia 1975-1990 ESA-13 Gáz céltárgy ion-atom ütközések O o spektr. 1982-2000 ESA-31 szil. felületek Photo Auger elektron spectroszkópia 1990 Más intézetekben működők: ESA-21 Gáz céltárgy ion-atom, Auger elektron szögeloszlás. 1980 ESA-22D Gáz céltárgy Foto- Auger elektron koinc. Szögeloszlás 2003 ESA-12 Rez, Prague, 1977- Magspektroszkópia. ESA-13M Miskolci E.., 1983- atomfizika ESA-13 Bp. BME, 1984 kémia (UPS) Time of flight Szegedi Tud.Egyetem Fotoelektron spektr. (XUV), 2013 ESA-32 Bp. ELTE, 1991- kémia (UPS) ESA-22L Lund, 1998-2006 Hamburg, 2006- Fotoel. szögeloszlás. ESA-22G Giessen 2004- e - -ion koinc. szögeloszlás.
ESA-21-22 vezérlő és adatgyűjtő rendszer 1981-2013 Nagypontosságú és stabilitású TE (ATOMKI fejlesztés) Szoftver: ATOMKI 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) 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) LMM Auger 125 Te K- int conv. el. 125 I Fotoelektron spektroszkópia Röntgen csővel kiegészítve (ESCA) 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 99 Tc M4 M5 1.0 ev 1910 1915 ev Nuclear Physics Institute of the ASCR (Rez), Nuclear Physics News 20(2010)5. A spektrométer máig ez egyik meghatározó berendezése az intézetnek.
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 0 o spektroszkópia - elektron befogás folytonos energiájú állapotba (ECC) 0 o - 180 o 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 +,He 2+, Ne 3+, Ar 6+, 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 0 o 180 o tartományban 15 o -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 Fotoelektron spektroszkópia Lund Max-2 and Hamburg Doris III ESA-21 módosított változata e - - e - koincidencia ΔE/E= 2x10-4 20-22 detektor vagy egy channelplate UHV kompatibilis ESA-22 AR LMM vonalak koincidenciában with 2p 1/2 and 2p 3/2 photoelectrons A spektrométer két másolata Giessen-ben és Hamburgban működik. 11
Repülési idő spektrométer (TOF) Mérési tartomány: 0-60 ev Gyűjtési tartomány: ±10 o (±1,14 o ) 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