German Title: Untersuchungen zum Ladungsbrüten in EBIS/T und Kollisionsexperimente mit kalten Atomen für HITRAP

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Abstract

Highly charged ions (HCI) at low velocities or at rest are interesting systems for various atomic physics experiments. For investigations on HCI of heavy stable or radioactive nuclides the HITRAP (Highly charged Ion TRAP) decelerator facility has been set up at GSI to deliver cooled beams of HCI at an energy of 5 keV/q. The HCI are produced in a stripper foil at relativistic energies and are decelerated in several steps at ESR storage ring and HITRAP before they are delivered to experimental setups. One of the experiments is the investigation of multi-electron charge exchange in collisions of heavy HCI with cold atoms using novel MOTRIMS technique. Collision experiments on light ions from an ECR ion source colliding with cold atoms in a MOT have been performed and the results are described. An electron beam ion trap (EBIT) has been tested and optimized for commissioning of the HITRAP physics experiments. The process of charge breeding in the EBIT has been successfully studied with gaseous elements and with an alkaline element injected from an external ion source.

Translation of abstract (German)

Langsame oder sich in Ruhe befindliche hochgeladene Ionen sind interessante Systeme f¨ur atomphysikalische Experimente. F¨ur Untersuchungen an schweren hochgeladenen Ionen wurde die Ionenfallenanlage HITRAP (Highly charged ion trap) an der GSI/Darmstadt aufgebaut, die gek¨uhlte Strahlen hochgeladener Ionen bei einer Energie von 5 keV/q liefern wird. Die hochgeladenen Ionen werden in einer Stripper-Folie bei relativistischen Energien erzeugt und im Experimentierspeicherring ESR und in der HITRAP-Anlage abgebremst, bevor sie zu den Experimenten geliefert werden. Ein Experiment ist der Mehrelektronen- Ladungsaustausch in St¨oßen hochgeladener Ionen mit kalten Atomen, die mit der MOTRIMS-Methode erforscht werden. Ein Stoßexperiment mit leichten Ionen aus einer EZR-Ionenquelle und kalten Atomen in einer magnetooptischen Falle als Target wurde durchgef¨uhrt und die Resultate werden dargestellt. Eine Elektronenstrahl-Ionenfalle (EBIT) f¨ur die Inbetriebnahme der HITRAP-Experimente wurde getestet und optimiert. Der Prozess des Ladungsbr¨utens wurde in der EBIT erfolgreich mit Edelgasen und einem Alkali-Element, das aus einer externen Ionenquelle eingeschossen wurde, erfolgreich untersucht.