E6 Ultrahochvakuum

Thema

Die bereits durch die bisher beschriebenen Mechanismen beschleunigten, geführten und gruppierten Teilchen müssen sich in evakuierten Metallröhren unter extrem niedrigem Druck bewegen. Denn jedes noch in der Röhre vorhandene Restgasmolekül kann mit ihnen kollidieren, sie von ihrer Bahn ablenken oder ionisieren und so das elektrische Feld, dem der Strahl ausgesetzt ist, stören. Je länger ein Strahl in einer Anlage zirkulieren muss, desto höher sind die Anforderungen an das Vakuum, da sich selbst geringe Kollisionen mit Restgas über die Zeit summieren und die Strahlqualität und -intensität beeinträchtigen. Um dieses Vakuum zu erreichen und aufrechtzuerhalten, sind Spezialpumpen und eine sorgfältige Behandlung der Innenflächen der Röhre erforderlich, um die Ausgasung – die langsame Freisetzung von Gas aus den Röhrenwänden in das Vakuum – zu minimieren. In Bereichen, die bei kryogenen Temperaturen arbeiten, wirkt die kalte Oberfläche der Röhre selbst als zusätzliche Pumpe, indem sie jedes Gasmolekül, mit dem sie in Berührung kommt, einfriert. Dieser Effekt, das sogenannte kryogene Pumpen, trägt wesentlich zur Aufrechterhaltung des Vakuums in diesen Bereichen bei. In einigen Hochleistungsmaschinen kann der geladene Strahl selbst, wenn er nahe an den Röhrenwänden vorbeizieht, Elektronen von der Oberfläche ablösen. Diese ionisieren wiederum Restgas und lösen so eine Kettenreaktion aus, die das Vakuum lokal verschlechtert. Die Kontrolle dieses Effekts ist einer der Gründe, warum der Gestaltung der Innenfläche in modernen Maschinen so große Bedeutung beigemessen wird. Deshalb zeigt dieses Modul, das mit bereits beschleunigten und geführten Teilchen beginnt, die ein sauberes Medium für ihre Bewegung benötigen, am Ende, wie ebendieses Medium sich durch die Wechselwirkung mit dem Strahl selbst verschlechtern kann, wenn es nicht sorgfältig gehandhabt wird.

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