Ultrakalte hochpräzise Ionenquellen

• Antragsteller: Professor Dr. Herwig Ott
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249897075

Im Rahmen des Forschungsprojekts sollen hochpräzise Ionenquellen auf der Basis der Photoionisation von ultrakalten Atomen in einer magneto-optischen Falle entwickelt und charakterisiert werden. Solche Ionenquellen zeichnen sich durch eine extrem geringe transversale Energiebreite aus. Die derzeit erreichbare Strahlqualität ist jedoch durch stochastische Coulomb-Wechselwirkung zwischen den Ionen und durch die sphärischen Aberrationsfehler der Ionenoptik begrenzt. Auch ist derzeit der deterministische Betrieb der Quellen, also die genaue Kontrolle über die Zahl der erzeugten Ionen, nicht möglich. Dies ist insbesondere für das Dotieren von immer kleiner werdenden Halbleiterelementen notwendig.In diesem Projekt sollen durch das gezielte Ausnutzen von speziellen Ionisations- und Detektionsmechanismen die bereits bekannten Verfahren so erweitert werden, dass diese Einschränkungen wegfallen. Dies gelingt zum Einen durch die Anwendung der so genannten Rydberg-Blockade bei der Erzeugung der Ionen und zum Anderen durch die experimentelle Triggerung zeitabhängiger Linsenfelder auf den Zeitpunkt der Ionenerzeugung. So kann die zeitliche Abfolge der Ionen im Strahl beeinflusst werden und die Trajektorien der Ionen können individuell optimiert werden. Dadurch wird sowohl die stochastische Coulomb-Wechselwirkung zwischen den Ionen reduziert als auch die sphärischen Aberrationsfehler korrigiert. Die Kontrolle und die Detektion der Ionenerzeugung erlauben außerdem den deterministischen Betrieb der Quelle.Mit der Entwicklung von hochpräzisen deterministischen Ionenstrahlen werden sowohl neue Experimente in der Grundlagenforschung wie etwa der Ioneninterferometrie als auch neue spektroskopische und mikroskopische Untersuchungen von Festkörpern und Oberflächen möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Ortsaufgelöstes Ionendetektor-System
• Gerätegruppe: 0270 Detektoren für Strahlungsmessung, Kernspuremulsionskammern