PTB-Jahresbericht 2005

News of the year
Nachrichten
Akkumulation einer wägbaren Masse
von Wismut-Ionen
Mit dem PTB-Experiment Ionenakkumulation,
das die atomare Masseneinheit experimentell
bestimmen soll, konnte erstmalig eine
wägbare Masse von 40 mg Wismutionen
akkumuliert werden. Mit einem neu entwickelten
Verdampferofen für die kommerzielle
Ionenquelle und einer ersten Kollektorversion
wurden Ionenströme von bis zu
2,5 mA am Kollektor gemessen.
Es wurden mehrere Versuche durchgeführt, in
denen jeweils etwa 7 mg, 28 mg und 40 mg
aufgesammelt und mit der Vakuumwaage
gewogen wurden. Die Zerstäubungsverluste
wurden durch Schichtdickenmessungen an
der Rückseite der Eintrittsblende des Kollektors
ermittelt. So konnte die atomare Masseneinheit
erstmalig mit einer relativen Abweichung
vom CODATA-Wert von etwa 9 · 10 –4
experimentell ermittelt werden. Die relative
Unsicherheit der Wägung betrug 5,2 · 10 –4 , die
der Ladungsmessung 7,3 · 10 –6 . Die Untersuchungen
zur Ermittlung der Unsicherheit für
die Zerstäubungsverluste dauern noch an.
Die technischen Neuerungen des Experiments,
welche die jetzigen Ergebnisse ermöglichten,
betreffen u. a. den Ionenquellenofen.
Ein genügend hoher Dampfdruck für Wismut
bis zu Temperaturen von 1000 ∞C kann nun
über mehrere Stunden aufrecht erhalten
werden. Darüber hinaus wurde die Strahlführung
für eine maximale Wismut-Transmission
optimiert und die früher
verwendete magnetische Quadrupollinse
aus der Strahlführung
entfernt. Dadurch konnte eine
Transmission von etwa 50 % für
Wismut erzielt werden.
Experimenteller Aufbau zur Ionenakkumulation
Experimental set-up for ion
accumulation
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Accumulation of a weighable mass of
bismuth ions
The PTB’s ion accumulation experiment,
which is aimed at determining the unit of the
atomic mass by experiment, for the first time
allowed a weighable mass of 40 mg bismuth
ions to be accumulated. With the aid of a
newly developed evaporator oven for the
commercial ion source and a first collector
version, ionic currents of up to 2.5 mA were
measured at the collector.
Several tests were performed in which
approx. 7 mg, 28 mg and 40 mg were collected
and weighed with the vacuum balance. The
evaporation losses were determined by layer
thickness measurements on the back of the
collector’s entrance aperture. This allowed the
unit of the atomic mass to be experimentally
determined for the first time with a relative
deviation from the CODATA value of approx.
9 · 10 –4 . The relative uncertainty of the weighing
process amounted to 5.2 · 10 –4 , that of the
charge measurement to 7.3 · 10 –6 . The investigations
into the uncertainty of the evaporation
losses have not yet been completed.
The technical innovations of the experiment
which made the present results possible,
relate among other things to the ion source
oven. A sufficiently high vapour pressure for
bismuth up to temperatures of 1000 ∞C can
now be maintained for several hours. In
addition, beam guiding was optimized for
maximum bismuth transmission and the
formerly used
magnetic
quadruple lens
was removed
from the beam
guidance. This
allowed a
transmission of
approx. 50 % to
be achieved for
bismuth.