Elmar Träbert

Lectures at Ruhr-Universität Bochum

 

Production and study of highly charged ions / Erzeugung und Untersuchung hoch geladener Ionen

Didactic goals / Lernziele

Die Studierenden sollen an Beispielen erkennen und nachvollziehen, wie die physikalische Untersuchung hoch geladener Ionen historisch mit der technischen Entwicklung von deren Erzeugung verknüpft ist. Unterschiedliche Erzeugungstechniken gehen einher mit unterschiedlichen Nachweis- und Untersuchungsmethoden. Die Studierenden sollen die (relativ wenigen) gemeinsamen physikalischen Grundphänomene in der Arbeitsweise typischer Ionenquellen erkennen und in Abschätzungen nachvollziehen lernen.
The students are guided to recognize how the physical study of multiply charged ions is intertwined with the technical processes of making such ions. Different production mechanisms go along with different methods of detection and investigation. Ion sources depend on a rather small set of basic phenomena; the students are to realize these in the various working principles of ion sources and to estimate their effects.

Die Studierenden lernen Funktionsweise und Aufbau von Geräten zum unmittelbaren Ionennachweis sowie von Detektoren für viele Bereiche des elektromagnetischen Spektrums und für Teilchenstrahlung kennen, die zum Nachweis von Ionen ausgehender Strahlung dienen. Sie lernen, vor ein gegebenes Messproblem gestellt, deren Funktion sinnvoll einzuschätzen.
The students will learn about the concepts and operating principles of gadgets for immediate ion detection and of detectors for various ranges of the electromagnetic spectrum that is emitted by ions. For a given measurement problem, the students are to learn how to judge the capabilities of detectors.
Besonderes Gewicht liegt auf der Vorstellung der historischen Entwicklung von Ionenquellen auch als spektroskopischen Lichtquellen, bis hin zu heutigen Großforschungsanlagen. Die Studenten sollen in die Lage versetzt werden nachzuvollziehen, welche allgemeinen technisch-wissenschaftlichen Fortschritte jeweils zu spektroskopischen und ionenphysikalischen Entwicklungen beigetragen haben. Sie sollen die physikalischen Eigenheiten bestimmter Techniken (wie Bogenentladung, Funkenentladung, Hohlkathodenentladung (HKL / HCD), Tokamak, Laser-erzeugtes Plasma, schnelle Ionenstrahlen, Elektron-Zyklotron-Resonanz-Ionenquelle (ECRIS), Elektronenstrahlionenquelle (EBIS)) erkennen, beschreiben und bewerten können.
Particular emphasis is being placed on the historic development and evolution of ion sources to also serve as light sources for spectroscopy, up to present (national and international) research centers. The students are expected to become able to recognize what general technical and scientific progress has been important for progress in spectroscopic and ion physical developments. They are to recognize, describe and judge the peculiar properties of certain techniques and apparatuses such as arc discharge, spark discharge, hollow cathode discharge, tokamak, laser-produced plasma, fast ion beams, electron cyclotron resonance ion source, or electron beam ion source.

Die Studierenden erhalten aktuelle Forschungspublikationen ausgehändigt, um die Barrieren beim Lesen fremdsprachiger Fachliteratur in komplexer Fachsprache überwinden zu helfen. Sie sollen aus der Kombination von Vorlesung und Lektüre die spezielle Zielsetzung aktueller spektroskopischer und ionenphysikalischer Experimente kennenlernen und versuchen, die für die erhofften Messdaten entscheidenden Komponenten zu erkennen. Sie sollen die Kompetenz erwerben, die physikalischen Sachverhalte spektroskopischer und ionenphysikalischer Experimente zu durchschauen, entscheidende Kenngrössen abschätzend zu ermitteln und gegebenenfalls die Grenzen der Messmöglichkeiten auszuloten.
In order to help overcome the barrier of reading foreign language papers and their complex language style and notation, the students may be given copies of recent journal publications. It is expected that the students will identify, from the combination of lecture and reading material, the specific aims of modern experiments in spectroscopy and heavy-ion physics, and try to recognize the decisive elements of the measurement and of the expeimental plan. It would be good to develop a competency of estimating key parameters of such experiments and to search for the limits of measurement.


Die Fakultät hat für diese Veranstaltung 2 Credit Points angesetzt / The faculty offers 2 credit points for this course.

Prüfungsmodalitäten zum Erwerb eines benoteten Scheins:
Examination steps for a graded credit:

a) 2 schriftliche Kurztests während der Vorlesung / 2 brief written tests during the lecture
b) Lehrgespräche während der Vorlesung / scientific discussion in the course
c) etwa halbstündiger schriftlicher Test am Ende des Semesters / about half-hour written test at the end of term

Die Bewertungen aller Prüfungskomponenten werden gewichtet und zu einer Note zusammengezogen.
The results of all test components will be weighted and combined to a single grade.


Die Vorlesung stellt den Hörern anschauliche Konzepte vor, anhand derer sie leichter Zugang zum Inhalt von Lehrbüchern (z. B. Heckmann/Träbert: Einführung in die "Spektroskopie der Atomhülle", Wiesbaden: Vieweg 1980 bzw. "Introduction to the Spectroscopy of Atoms", Amsterdam: North-Holland 1989, beide in der Fakultätsbibliothek vorhanden) und Artikeln in Fachzeitschriften finden, in denen die Details erläutert werden. Das technische Gerüst der spektroskopischen Begriffe ist auch in einem knappen Artikel "Atomic Spectroscopy" von W. C. Martin und W. L. Wiese im WWW zu finden (http://sed.nist.gov/Pubs/AtSpec/total.html). Das Vorlesungsgespräch ersetzt nicht die eigene Lektüre, sondern es erklärt den Kontext jenseits der grundlegenden Fachbücher.
The lecture presents didactically simplified concepts that are meant to enease the intellectual access to the content of established text books, of which a variety is available in the faculty library (among others, Heckmann/Träbert: "Einführung in die Spektroskopie der Atomhülle", Wiesbaden: Vieweg 1980 and "Introduction to the Spectroscopy of Atoms", Amsterdam: North-Holland 1989), and to journal papers with their high density of detailed information. The technical basics of spectroscopic notation are available, for example, in an article "Atomic Spectroscopy" by W. C. Martin and W. L. Wiese im the WWW (http://sed.nist.gov/Pubs/AtSpec/total.html). The lecture is not meant to make personal reading superfluous (learning by listening only is ineffective); the lecture aims to illuminate the context of basic text books, which should then help the students with reading those and with finding orientation beyond.


Spectroscopy of atoms and ions / Spektroskopie der Atome und Ionen
Content and goals

Production and study of highly charged ions / Erzeugung und Untersuchung hochgeladener Ionen
Content and goals


Elmar Träbert
Astronomisches Institut (AIRUB) / NA7/70
Ruhr-Universität Bochum
D-44780 Bochum
Germany


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Page updated on 24 Sept 2012