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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Institut für Kernphysik

6 MV Tandetron AMS Anlage

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  • Wie alles beginnt

    In solchen "Targets" (meist aus Aluminium oder Kupfer) wird die aufbearbeitete Probe, welche mittels AMS vermessen werden soll, eingebracht.

  • Gasförmige Proben

    Manchmal ist es erforderlich, gasförige AMS Proben zu vermessen. So kann man zum Beispiel das Alter von Kohlenstoffdioxid Proben aus dem Permafrost bestimmen und darüber viel über die Klimageschichte der Erde lernen.

  • Ionenquellen

    In den Ionenquellen werden die Atome aus den Targets ausgelöst und ein Ionenstrahl geformt. Eine erste Selektion nach Atommasse erfolgt in einem Magneten.

  • Beschleuniger-Tank

    Der Ionenstrahl wird nun in den eigentlilchen Beschleuniger geleitet. Der Tank ist gefüllt mit Schwefelhexafluorid um elektrische Überschläge zu vermeiden.

  • Geschwindigkeit!

    Der Beschleuniger ist auf eine Spannung von bis zu 6 Millionen Volt aufgeladen. Dadurch werden die Atome auf hohe Geschwindigkeiten gebracht. In der Mitte des Beschleunigers befindet sich eine dünne Folie, welche einige Elektronen der Teilchen abstreift und damit "umlädt". Dabei werden auch störende Moleküle zerstört.

  • Der große Magnet

    In diesem starken Elektromagneten passiert die eigentliche Trennung der Teilchen nach Masse.

  • Elektrostatische Ablenker

    In diesen Modulen werden die Teilchen nun auch noch nach Geschwindigkeit selektiert und der Ionenstrahl enthält jetzt fast nur noch das gewünschte Isotop, z.B. Kohlenstoff-14.

  • Endlich am Ziel!

    Am Ende der Anlage befinden sich Detektoren mit denen die ankommenden Teilchen Atom für Atom gezählt und identifiziert werden können.

Der 6 MV Tandetron-Beschleuniger wurde von High Voltage Engineering Europe B. V., Amersfoort, Niederlande, gebaut. Die Maschine wurde in Amersfoort vollständig gebaut und getestet bevor sie nach Köln transportiert wurde.

Das Beschleuniger-Massenspektrometer ist so gebaut, dass dort sowohl die kosmogenen Nuklide (10Be, 14C, 26Al, 36Cl, 41Ca und 129I) als auch die schweren Nuklide 239Pu und 244Pu gemessen werden können.

Das Beschleunigersystem besitzt zwei identische Ionenquellen (SO110), die die Beladung mit jeweils 200 Proben erlauben. Während die eine für Messungen fester Proben genutzt wird, ist die zweite Quelle an ein Gas-Handling-System angeschlossen und konzentriert sich auf die Messung von CO2-Proben. Nachdem die Ionen aus der Quelle beschleunigt werden, durchlaufen sie einen 54° elektrostatischen Analysator (ESA) und einen 90° Magneten zur niederenergetischen Massentrennung. Danach werden durch den sogenannten Stripping-Prozess (wahlweise Gas- oder Folienstripper) im Beschleuniger die Moleküle zerstört. Dieser 6 MV TANDETRON Beschleuniger ist das zentrale Element des Massenspektrometers. Anschließend folgt ein 90° Schaltmagnet als Filterelement, das auch auf schwere Ionen wie 239Pu und 244Pu ausgelegt ist. In den folgenden offset Faraday Cups findet die Messung der stabilen Isotope statt. Nach Durchlaufen weiterer elektrischen Filterelemente, werden die seltenen bzw. instabilen Isotope im Detektorsystem, z.B. Gas-Ionisationsdetektor, identifziert und gezählt.