파이퍼 베큠, TU Darmstadt로부터 DREEBIT 이온 빔 시스템을 공급해달라는 주문을 받다

2020-12-10

  • 원자 반경의 레이저 분광 측정
  • 드레스덴 소재 자회사인 DREEBIT GmbH가 이에 필요한 이온 빔 시스템을 공급합니다
  • 혁신적인 진공 장치

파이퍼 베큠은 다름슈타트 공과 대학으로부터 대학 부설 핵 물리 연구소에서 사용할 DREEBIT 이온 빔 시스템을 대량 공급해달라는 주문을 받았습니다. LaserSpHERe 작업 그룹에 속한 다름슈타트 연구원들은 거기서 원자, 핵 및 입자 물리학의 한계 범위 내에서 정밀 실험을 수행합니다. 주요 연구 분야는 고하전 이온과 특이한 단수명 동위 원소에 대한 레이저 분광법입니다.

2014년 말, 승인된 이온 빔 시스템이 사용될 다름슈타트 공과 대학 부설 핵 물리 연구소에서 대형 실험 장치인 “Colinear Apparatus for Laser Spectroscopy and Applied Physics”(KOALA) 설치가 시작되었습니다. 여기서 사용된 EBIS-A 유형의 이온 소스는 실험을 위해 전기적으로 하전된 가벼운 화학 원소 이온을 생성하며, 이는 KOALA 장치의 빔 가이드 안으로 들어가 결합됩니다. 입자가 빔 가이드 파이프에서 가능한 한 자유롭게 이동할 수 있도록 청정한 초고진공이 필수적입니다. 이러한 종류의 저압을 유지하려면 매우 효율적이고 신뢰성 높은 진공을 생성해야 합니다. 이는 이온이 훨씬 더 오래 유지되는, 그리고 파이퍼 베큠 그룹에서 만든 진공 구성품으로부터 생성된 새 이온의 경우 훨씬 더 강력하게 적용됩니다.

각 원소는 파장이 매우 정밀하게 정의된 특정한 광선을 방출하고 흡수하는데, 이 광선이 사람의 눈에 색상으로 인식됩니다. 이러한 특성은 또한 불꽃 놀이에서 보듯이 색상 외양의 기초가 됩니다. 색상은 화학 원소 및 원자의 전하 상태에 따라 다릅니다. 파장을 매우 정밀하게 측정하면 화학 원소 및 전하 상태에 대한 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 이 정보를 매우 정확한 이론적 계산과 비교함으로써 원자핵의 크기를 결정할 수도 있습니다.

다름슈타트 공과 대학의 작업 그룹 책임 교수인 Wilfried Nörtershäuser 박사는 KOALA 빔 라인의 기술적 이점에 대해 다음과 같이 설명합니다. “현재까지 원자 반경의 분광 측정은 단일 전자로 된 수소와 같은 시스템에서만 수행했습니다. 왜냐하면 이것이 이론적으로 충분히 정확한 유일한 방법이기 때문입니다. 그러나 실험적으로는 이렇게 단순한 원자 시스템의 경우 여기서 사용되는 파장이 광학 스펙트럼의 자외선 범위에서 멀리 떨어져 있기 때문에 오늘날의 레이저 시스템으로 접근하기 어렵다는 단점이 있습니다. 그러나 현재 전자가 두 개인 더 복잡한 헬륨과 같은 시스템에서 필요한 정확도를 달성할 수 있을 것으로 기대되는 연구가 있습니다. 헬륨의 파장은 레이저 시스템으로 훨씬 더 쉽게 액세스할 수 있으므로 향후 헬륨에서 질소까지 이들의 원자핵 반경은 현재 가능한 것보다 훨씬 더 정확하게 결정할 수 있습니다. KOALA 장치는 EBIS-A 이온 소스가 있는 DREEBIT 이온 빔 시스템이 설치되는 즉시 정확한 측정을 이상적인 조건을 제공합니다.”

2006년 DREEBIT GmbH가 설립된 이후 “Ion Beam Technology”사업부는 EBIS 및 ECRIS와 같은 다양한 유형의 이온 소스를 개발하여 시장에 출시했으며, 이들은 주로 연구용 입자 가속기 및 이온 빔 치료와 같은 의료 응용 분야에 사용됩니다. DREEBIT GmbH는 2017년부터 파이퍼 베큠 그룹의 일원이 되어 특수 시스템 개발 및 진공 제품 서비스에 중점을 두고 활동하고 있습니다. 현재 약 70명의 직원이 드레스덴 및 그로스뢰어스도르프 사업장에서 근무하고 있습니다.

이 연구 프로젝트는 특별 연구 분야인 SFB 1245의 일환으로 DFG의 지원을 받고 있습니다.

실험용 하전 입자 생성을 위한 DREEBIT 이온 빔 시스템
실험용 하전 입자 생성을 위한 DREEBIT 이온 빔 시스템


빔 라인 KOALA(레이저 분광법 및 응용 물리학을 위한 공선 장치)의 개략도

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