Magnete

Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Max-Planck-Institut für Kernphysik

Bezeichnung des Auftrags durch den Auftraggeber: Supraleitender Magnet mit kalter Bohrung für das PENTATRAP Experiment am Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg. Beschreibung des experimentellen Aufbaus des PENTATRAP Projekts und Spezifikationen des supraleitenden Magneten. 1.1 Einführung in das Experiment. Das PENTATRAP Experiment wird am Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg, Deutschland, konstruiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Der experimentelle Aufbau soll dazu dienen Massenmessungen an hochgeladenen Ionen durchzuführen. Dazu wird ein einzelnes Ion gespeichert und bei einer Temperatur von 4K in einer zylindrischen Penningfalle, die sich in einem 7-T Magnetfeld befindet, gekühlt. Die Masse des gespeicherten Ions wird über die Zyklotronfrequenz f=qeB/(2πm) bestimmt. Um den Zugang zu schweren hochgeladenen Ionen zu ermöglichen, wird der Aufbau an die Heidelberger EBIT (Electron Beam Ion Trap) angekoppelt. Aus diesem Grund soll ein externer Einschuss der Ionen möglich sein. Die Eigenfrequenzen der Ionen werden mit Hilfe der nicht-destruktiven FT-ICR Detektion nachgewiesen. Diese Methode basiert auf Schwingkreisen hoher Güte, gefolgt von kryogenen rauscharmen Verstärkern mit hoher Eingangsimpedanz. Das Ziel sind Frequenzmessungen mit einer relativen Unsicherheit von 10E-11 und besser. Der geplante Aufbau besteht aus einem Turm mit 5 zylindrischen Penningfallen: 2 Fallen, die der Beobachtung des Magnetfeldes dienen, 2 Präparationsfallen und einer Messfalle zur Bestimmung der Zyklotronfrequenz der gespeicherten Ionen. Der gesamte Aufbau befindet sich in demselben supraleitenden Magneten innerhalb einer 4K kalten zylindrischen Umgebung. Die vertikale Struktur vereinfacht das Justieren der Penningfallen relativ zum Magnetfeld und gewährleistet eine hohe Stabilität. So können systematische Fehler minimiert werden. 1.2 Magnet und Kryostat; Sowohl die Penningfallen als auch die Nachweiselektronik befinden sich in einer Vakuumkammer innerhalb der 4K kalten vertikalen zylindrischen Magnetbohrung. Um Platz zu sparen, das mechanische Design zu vereinfachen und um die Wärmebelastung des Kryostaten zu reduzieren, soll ein eimerförmiger (bucket-type) Kryostat mit einer kalten Bohrung verwendet werden. Das heißt das gleiche Heliumreservoir soll zum Kühlen der supraleitenden Magnetspule als auch zum Kühlen der Penningfallen und der dazugehörigen Elektronik dienen. Das Niveau des flüssigen Heliums in der inneren Bohrung soll unabhängig vom Heliumniveau im Haupttank, der die supraleitende Spule kühlt, sein. Der Magnet wird in einem Temperatur und Druck stabilisierten Raum aufgebaut. Der supraleitende Magnet soll schwingungsgedämpft gelagert werden, um Störungen aufgrund von mechanischen Vibrationen zu reduzieren. Hierzu sollen pneumatisch geregelte Füße mit einer Dämpfung >90 % bei Frequenzen >4Hz verwendet werden. Um die Kosten für flüssiges Helium so gering wie möglich zu halten, soll die Heliumverlustrate nicht größer als 150 ml pro Stunde betragen. Um weitere systematische Fehler bei diesem hochpräzisen Penningfallenexperiment so klein wie möglich zu halten, ist sowohl die Homogenität als auch die zeitliche Stabilität des Magnetfeldes äußerst wichtig. Die Homogenität im zentralen Volumen von 1cm^3, am Ort der Präzisionsfalle, soll besser als 1ppm sein. Im gesamten Volumen in dem sich die Penningfallen befinden (Durchmesser 5 mm und Länge ca. 120 mm) soll die Homogenität kleiner 50 ppm sein. Für die zeitliche Stabilität des Magnetfeldes soll ein Wert kleiner als 0.05 ppm pro Stunde realisiert werden.

Deadline
Die Frist für den Eingang der Angebote war 2009-06-23. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2009-05-09.

Wer?

• • Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Max-Planck-Institut für Kernphysik

Wie?

• • Elektrische Ausrüstung › Magnete

Wo?

• • Karlsruhe › Neckar-Odenwald-Kreis