Kontakt

Prof. Dr. Anton Wallner

Lei­ter Beschleuniger-Massen­spek­tro­metrie und Isotopen­for­schung
Abtei­lungs­leiter
anton.wallnerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 3274

Instrumentation

Derzeit werden alle unsere AMS-Messungen an der 6-MV-AMS-Anlage des HZDR, DREAMS, durchgeführt. Manche Nutzer senden Proben schon fertig chemisch aufbereitet und in AMS-Targets geladen für die AMS-Messung. Unsere Abteilung verfügt auch über vier voll ausgestattete Chemielabore, welche Nutzern zur Probenaufbereitung am HZDR ebenfalls zur Verfügung stehen. Diese Labore werden von unserem Team auch für eigene Forschungsprojekte genutzt.

Die neue AMS-Anlage, HAMSTER, wird seit 2024 am HZDR installiert. Während DREAMS als große AMS-Anlage gilt, ist HAMSTER eine kompakte AMS-Anlage, die mit einem 1-MV-Pelletron betrieben wird. Diese Anlage umfasst auch das früher an DREAMS installierte Sekundärionen-Massenspektrometer (SIMS) sowie das neue System zur laserbasierten Isobarenunterdrückung, ILTIS, das am HZDR in Zusammenarbeit mit der Universität Wien entwickelt wurde.

DREAMS (6-MV-AMS-Anlage)

DREAMS (DREsden Accelerator Mass Spectrometry Facility) ist seit Herbst 2011 in Betrieb. Das System basiert auf einem 6-MV-Tandetron von High Voltage Engineering Europa (HVE). Dieser Beschleuniger umfasst zusätzliche Strahlführungen, die unabhängig von anderen Gruppen und Abteilungen des Instituts für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR verwendet werden.

Die DREAMS-Anlage umfasst zwei verschiedene Ionenquellen. Eine davon ist eine von der Abteilung modifizierte Version der originalen HVE-Ionenquelle, die speziell zur Minimierung von Kontamination zwischen einzelnen Proben entwickelt wurde. Diese Ionenquelle wird hauptsächlich für Radiohalogenid-AMS (36Cl und 129I) verwendet.

Zur Messung von 10Be und 36Cl wird eine Siliziumnitrid-Absorberfolie im Hochenergie-Bereich für eine so genannte Post-Stripping-Isobarenunterdrückung verwendet.

DREAMS wird derzeit für routinemäßige AMS-Messungen von 7Be, 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca, 55Fe und 129I verwendet.

DREAMS 6 MV AMS system ©René Ziegenrücker

Grundschema der 6-MV-AMS-Anlage am HZDR, DREAMS


SIMS und Super-SIMS
Cameca IMS 7fauto SIMS ©HZDR/Tina Pereira

Draufsicht auf das Cameca IMS 7fauto SIMS Tool

Die Abteilung betreibt auch ein Sekundärionen-Massenspektrometer (Cameca IMS 7f-auto). Neben der Möglichkeit, herkömmliche SIMS-Messungen durchzuführen, ist das System mit dem 1 MV Beschleuniger verbunden und bietet die Möglichkeit, sogenannte Super-SIMS-Messungen unter Verwendung der Hochenergieseite von HAMSTER durchzuführen. Dank dieser Kombination sind Messungen stabiler Elemente im Ultraspurenbereich mit um 2 bis 3 Größenordnungen niedrigeren Nachweisgrenzen im Vergleich zur herkömmlichen SIMS möglich.

Messaufgaben und die Weiterentwicklung des Equipments werden in enger Abstimmung mit dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie durchgeführt. Probenanforderungen sind gut polierte und flache, feste Proben mit einem maximalen Durchmesser von 1 Zoll (25,4 mm). Standard-/Referenzmaterialien werden benötigt, um diese Messungen zu kalibrieren.


Teststand
Teststand ©Dr. Carlos Vivo-Vilches

Foto des Teststands vom 16.02.2022

Im Rahmen der Studien zur laserbasierten Isobarenunterdrückung wird ein Teststand aufgebaut. Die Prüfstation besteht aus:

    • Einer HVE SO-110 Cs Sputter-Ionenquelle. Diese Quelle hat das gleiche Design wie die originale Ionenquelle, die bei DREAMS installiert ist.
    • Ein am HZDR konstruierter achteckiger XY-Steerer, entwickelt nach einer Version, die an der VERA-Anlage der Universität Wien verwendet wird. Die neue, verbesserte Version verfügt über Fokussiereigenschaften, die denen einer Einzellinse ähneln.
    • Ein magnetischer Dipol, der als Massenseparator oder Massenfilter verwendet wird.

HAMSTER (1-MV-AMS-System)

Die AMS-Abteilung am HZDR hat eine neue, kompakte, dedizierte AMS-Anlage aufgebaut: HAMSTER (Helmholtz Accelerator Mass Spectrometer Tracing Environmental Radionuclides). Dieses System basiert auf einem Pelletron-Tandembeschleuniger mit einer maximalen Terminalspannung von 1 MV. Die Hauptmerkmale dieses neuen Systems sind:

  • Zwei verschiedene Niederenergie-Injektionsstrahlführungen. Eines davon enthält einen laserbasierten Isobaren-Suppressor, ILTIS (Ion Linear Trap for Isobar Suppression). Diese neue Version der Isobarenunterdrückung wurde am HZDR in Zusammenarbeit mit der Gruppe für Isotopenphysik der Universität Wien entwickelt.
  • Fähigkeit zur Messung von AMS-Radionukliden in einem breiten Massenbereich (7≤A≤320)
  • Ein hochempfindliches Hochenergie-Spektrometer, einschließlich eines zweiten Analysemagneten.
  • Super-SIMS wird in die HAMSTER-Anlage integriert.

In dem neuen Gebäude, in dem HAMSTER betrieben wird (Gebäude 705 am HZDR), befinden sich auch zwei neue Chemielabore. Die Chemielabore werden einerseits zur Aufbereitung von Umweltproben mit anthropogenen Radionukliden (fallout) und andererseits zur Aufbereitung von low-level Proben für die Astrophysik verwendet.

HAMSTER 1MV AMS system

Schema des neuen 1-MV-AMS-Systems am HZDR, HAMSTER

Am 11.09.2024 kam endlich die langersehnte erste Lieferung von NEC an..