Entwicklung von Ionenquellen zur Optimierung von Selektivität und Effizienz bei der resonanten Laserionisation

In der vorliegenden Arbeit werden Entwicklungen zur Optimierung von Selektivität und Effizienz von Resonanzionisations-Laserionenquellen vorgestellt. Mit der Perspektive auf die Anwendungen radioaktiver Ionenstrahlen in der Grundlagenforschung sowie auf Fragestellungen in der Ultraspurenanalytik wurden verschiedene Methoden entwickelt und erprobt: Auf Seiten der Grundlagenforschung wurden zwei komplementäre Ansätze, die Konstruktion von Ionenquellen aus Materialien niedriger Austrittsarbeit und die Weiterentwicklung der Laserionenquelle und -falle LIST umgesetzt. Hierdurch konnte die Selektivität der Resonanzionisation in on-line Tests um einige Gröÿenordnungen verbessert werden. Für die Ultraspurenanalytik wurden speziell angepasste, hocheffiziente Ionenquellen entwickelt. Mit diesen Ionenquellen wurde für die Resonanzionisation von Gallium eine Ionisationseffizienz von 67 % demonstriert, für den Ultraspurennachweis des im Zusammenhang der nuklearen Endlagerung wichtigen Radioisotops 99g-Technetium wurde auf dieser Grundlage eine Nachweisgrenze von weniger als 10^6 Atomen gezeigt.

This thesis presents developments toward the optimization of selectivity and efficieny of resonance ionization laser ion sources. With the perspective on applications in the production of radioactive ion beams in fundamental research as well as on questions regarding ultra trace detection, several methods have been developed and testet: Regarding the applications in fundamental research, to complementary approaches, the construction of ion sources of materials with specially low work function and the further development of the laser ion source and trap LIST, have been implemented. In this way, the selectivity of resonance ionization could be improved by several orders of magnitude in off-line tests. For applications in ultra trace detection, specially adopted, highly efficient ion sources have been constructed. With this ion sources, an ionization efficiency of 67% for resonance ionization of gallium could be demonstrated. For the isotope 99g-technetium, which is important in the context of nuclear waste disposal, a detection limit of less than 10^6 atoms could be obtained on that basis.