Diskussion:Penning-Falle

Abbildung

Die Abbildung ist falsch. Das B-Feld des Helmholz-Spulen-Paar verläuft in waag. Richtung. Ansonsten käme es ja auch zu keiner Lorentzkraft. ---> wenn ein Elekton gefangen werden sollte, hier ist aber ein positives Ion eingezeichnet, somit sorry. Die Skizze ist korrekt!

Nach meinem Verständnis ist die Skizze korrekt, wie sie online steht. Das Magnetfeld stabilisiert die Ionen in der Ebene, senkrecht zu den Magnetfeldvektoren. Nur nicht in Richtung des Magnetfeldes (Vgl. Wirkungsweise eines Fadenstrahlrohrs. Diese Komponente wird stabilisiert durch das elektrische Feld. Meine Argumentation wird bestätigt von Wolfgang Demtröder: Experimentalphysik 3 (Atome, Moleküle und Festkörper), 3. Aufl 2000, Springer-Verlag, S. 56. Dort heißt es wörtlich "...einem "Ionenkäfig" eingefangen, der aus einer Überlagerung eines um die z-Achse [unsere Magnetfeldrichtung] rotationssymmetrischen hyperbolischen elektrischen Feldes (Abb.) und eines homogenen magnetischen Feldes B in z-Richtung besteht. Ein solcher Ionenkäfig heißt Penningfalle. Das Magnetfeld stabilisiert die Ionen in allen Richtungen senkrecht zur z-Achse, aber nicht in z-Richtung. Ihne elektrisches Feld wären die Ionenbahnen [...] Kreise in der x-y-Ebene [...]. Die Umlaufkreisfrequenz [...] heißt Zyklotronfrequenz." Genauer vom selben Autor noch einmal beschrieben im Buch Laserspektroskopie, ebenfalls Springer-Verlag. Im Gehrtsen Physik wird nur ganz kur, aber immerhin, ebenfalls ein "Magnetfeld senkrecht zum elektrischen Feld" angesprochen. Das ist aufgrund der Kürze sehr unpräzise, insbesondere angesichts der Hyperbolizität des E-Feldes. Es passt aber ebenfalls mit meiner Argumentation überein.

Genau das ist das Prinzip der Penningfalle. Ein B-Feld, wie Du es vorschlägst, würde fehlende Stabilisierung in der x-y-Ebene bewirken. Man könnte es sich dann gleich sparen. Es verkomplizierte dann nur die Bahn des Ions in einer Superposition der beiden Felder. Ich bitte übrigens, in Zukunft Korrekturen auch irgendwie zu begründen. So weiß ich nicht, auf welchen Infos Du Deine Schlussfolgerung gezogen hast und habe keine Mgl., mir diese anzusehen und vielleicht Fehler zu entdecken. Solche von mir oder solche in der Quelle. Akriesch 16:40, 13. Apr 2006 (CEST)

der Feldverlauf ist richtig, jedoch muss die Spule eine Zylinderspule um die gesamte Anordnung sein.--Ulfbastel 15:55, 5. Jan. 2008 (CET)

Die Abbildung ist goldrichtig. Das Magnetfeld (in hoch-runter Richtung) zwingt die geladenen Teilchen auf eine Kreisbahn um seine Feldlinien. Die Teilchen können dann also nur noch in diese (Hoch-Runter) Richtung entkommen. Das wird dann aber vom dem elektrischen Feld der entgegengesetzt geladenen Endkappen verhindert. --HartmutG 15:41, 12. Jun 2006 (CEST)

das Feld war richtig, die Spulen aber nicht. Es muss eine Zylinderspule sein.--Ulfbastel 15:48, 5. Jan. 2008 (CET)

Toroidmagneten

solche Magneten zeichnen sich ja dadurch gerade aus, das sie praktisch kein auesseres Feld erzeugen. Wie sollen sie dann fuer das noetige Feld sorgen?

• Tut mir leid, habe Deine Frage nun dreimal durchgelesen, aber nicht verstanden, was Du meinst. Vielleicht etwas präziser... Falls ich Deine Frage doch schon verstanden haben sollte: Toroidmagnete erzeugen natürlich ein Feld rundum, die Feldlinien kann man sich, denke ich , ganz gut vorstellen. Falls nicht, dann denk mal daran, dass man sie z.B. beim Bau des neuen CERN-Teilchendetektors ATLAS verwendet, um die Teilchenbahnen bei Zerfallsprozessen gezielt zu beeinflussen und die resultierenden Bahnen zu detektieren. Vielleicht noch als Klarstellung: Der Magnet in der Skizze umschließt den inneren Bereich. Erkennbar ist - aus Sicht der Spule - ein Lateralschnitt durch die Wicklungen. Grüße Akriesch 13:34, 2. Jul 2006 (CEST)

keine Toroidspule, sondern eine Zylinderspule wird verwendet, ansonsten ließe sich kein homogenes Magnetfeld im Innern erzeugen. Toroidspulen beim Tokamak zwingen das Plasma lediglich zu einem Schlauch in ihrem Inneren - zur Kreisform zwingt ein temporäres weiteres axiales Feld.--Ulfbastel 15:53, 5. Jan. 2008 (CET)

Bildkorrektur

Habe das Bild von Arian Kriesch benutzer:Akriesch, erstellt am 23:40, 6 April 2006 (UTC) dahingehend korrigiert, dass die felderzeugende Spule eine Zylinderspule ist - nur so kann ein homogenes Feld in senkrechter Richtung erzeugt werden. Wenn jemand Muße hat, kann er aus dem ursprünglichen Bild ein korrigiertes svg machen - ich selbst kann es nicht, finde es jedoch wichtig, dass bis dahin das jpg oben bleibt.--Ulfbastel 16:02, 5. Jan. 2008 (CET)

Bin endlich dazu gekommen, das Bild als korrigiertes SVG auf die Commons hochzuladen und in diesem Artikel zu aktualisieren. Meine Graphik hatte die richtige Intention, war mal als einringige Zylinderspule gedacht, nicht als Toroidspule. Die Kritik war berechtigt, der Lapsus ist korrigiert. --Akriesch 15:08, 10. Mai 2008 (CEST)

Zahlen und Quellen

Angeblich haben die PF Massenauflösegenauigkeiten von $10^{-10}$ und man kann mit ihnen schon Anregeungszustände der Atome auflösen. Gibt es dazu Quellen und Zahlen? --84.174.227.157 18:14, 5. Apr. 2008 (CEST)

Kreisfrequenz

Die Formel für die Kreisfrequenz ist falsch, man kommt bei den Einheiten am Ende auf m/kg, wenn man q als spezifische Ladung nimmt. Wenn man q/m als spez. Ladung annimmt bekommt man 1/m raus. Die gemeinte Formel ist vermutlich einfach die ohne das c. (nicht signierter Beitrag von 139.18.188.205 (Diskussion | Beiträge) 19:16, 11. Apr. 2010 (CEST))

Fehler: Magnetronbewegung/Massenbestimmungen

In dem aktuellen Artikel sind mir einige Fehler bzw. Mängel aufgefallen:

1. Die Formel für die Magnetronbewegung ist falsch oder für Penning-Fallen nicht gebräuchlich. Hier gibt eine anwendungsbezogenere Formel die ich aus K. Blaum, Phys. Rep. 425 (2006) 1-78 und L.S. Brown und G. Gabrielse, Rev. Mod. Phys. 58(1986) p233 entnommen habe. Desweiteren fehlt eine Definition für a in der Formel der Magnetronfrequenz und der axialen Frequenz.

2. Die Masse von C-12 ist nicht gemessen, sondern definiert durch die atomare Masseneinheit u. Die Aussage die Masse von C-12 ist eine der genauesten Massenbestimmungen in der Penningfalle ist also falsch. C-12 wird aber oft als Referenzmasse benutzt um die Masse anderer Atome absolut in der atomaren Masseneinheit zu bestimmen. Eine Liste der genauesten Massenmessungen findet man in der Atomic Mass Evaluation:

G. Audi et al., Nucl. Phys. A 729 (2003) 337-676.

Eine Präzission von 10$^{-10}$ wird erreicht.

Ich würde gerne folgende Verbesserungen vorschlagen:

1. Einen Abschnitt über die Teilchenbewegung in der Penningfalle mit den Formeln für die drei Frequenzen der Ionenbewegung einfügen.

2. Einen Abschnitt zu den wissenschaftlichen Anwendungen der Penning-Falle einfügen oder die Einleitung um einige weitere Anwendungen ergänzen.

3. Eine Liste mit den aktuellsten, präzisesten Massenmessungen ergänzen.

--Derecs 04:13, 26. Mai 2010 (CEST)

Abbildung: Schema einer Penning Falle

Eigentlich wollte ich nur eine kurze Frage zum Bild stellen. Habe aber gemerkt das der Artikel mir mehr Kopfzerbrechen bereitet. Ich bin es mittlerweile gewohnt das wissenschaftliche Artikel in Wikipedia schwer verständlich sind und der Fachmann mit möglichst fachlichen Ausdrücken und entsprechenden Formulierungen komplexe Dinge beschreibt (Der Abschnitt der Teilchenbewegung ist wohl nur für den angehenden Physiker verständlich). Aber auch nach dem lesen des englischen Artikels ist mir nicht klar wie eine Penningfalle technisch funktioniert. Wie wird das Magnetfeld erzeugt und wo kommt das Quadrupol Feld her? Gibt es irgendwelche Kenndaten unter denen diese Technik funktioniert? Temperatur? Druck? Ist das Teilchen dauerhaft "gefangen"? Wieviel Energie braucht man dafür?

Dann ist auch der historische Ablauf nicht klar.

Das Prinzip wurde 1936 beschrieben, aber wann wurde es erstmals umgesetzt? (Wenn ich das in der en WP richtig verstehe hat Dehmelt sie 1959 das erste mal umgesetzt und ein Ion 10 Sekunden gefangen) Und der Nobelpreis wurde nicht für die Penningfalle vergeben, sondern eine Entdeckung die damit gefunden wurde, oder?

Aber mein eigentlich Verwirrung ist durch das Bild entstanden. Die Bildunterschrift sagt: Schema einer Penning-Falle mit positiv geladenem Teilchen (Mitte) auf seiner Kreisbahn. Das elektrische Feld (blau) wird durch einen Quadrupol aus Endkappen (a) und Ringelektrode (b) erzeugt, das magnetische Feld (rot) durch die Zylinderspule C. - all diese Dinge sind auf dem Bild nicht zu sehen. Ich vermute das durch irgendwelche Änderungen des SVG Format hier Daten verloren gegangen sind, die Datei ist von 2006, der Ersteller auch seit 2019 nicht mehr aktiv. (ich habe mittlerweile bemerkt das die Darstellung des Bildes von der Art der Einbindung abhängt bzw. welche Ansicht ich benutze, d.h. es liegt nicht am SVG selbst sondern am HTML Code)

Kann hier jemand weiterhelfen? --Struppi (Diskussion) 08:38, 6. Jul. 2023 (CEST)

Nachtrag

Ich habe selbst versucht etwas an Informationen zu bekommen, daher mal eine kleine Quellensammlung der nicht nur auf den WP Artikel zitiert:

• https://www.hi-jena.de/de/forschungsbereiche/photonen-und-teilchenspektroskopie/qed-in-starken-feldern/penning-falle
• https://itp.uni-frankfurt.de/~mwagner/talks/Geonium.pdf (enthält Informationen o. Quellen, die meine Fragen z.T. beantworten)