Entwickeln und Testen von Ionenemittern für z.B. FIB oder FEEP Anwendungen

Im Bereich der elektrischer Antriebe werden an der FOTEC das Feldemissionstriebwerk und das gepulste Plasmatriebwerk entwickelt. FEEP Triebwerke zeichnen sich einerseits durch die hohe Effizienz, die hohe Genauigkeit sowie durch die hohe Lebensdauer und andererseits aufgrund der Verwendung von Metall als Treibstoff durch die sichere Handhabung  aus. Das Metall (zumeist Indium, Gallium oder Cäsium) wird über den Schmelzpunkt erhitzt und durch das Anlegen einer sehr hohen Spannung (mehrere kV) entstehen zwischen der an den Treibstofftank befestigten Nadel und dem Beschleunigungsring sehr hohe elektrische Feldstärken. Diese können die Atome der Metallschmelze ionisieren und anschließend auf 100 km/s und mehr beschleunigen, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann. Mit konventionellen Nadel- oder Schlitzemittern können Schübe zwischen 50 und 100 µN erzeugt werden, jedoch können mit Hilfe von eigens an der FOTEC entwickelten Kronenemittern (Triebwerk mit bis zu 28 einzelnen Nadeln) Schübe von 1 bis 3 mN erreicht werden.

Fähigkeiten
Entwickeln und Testen von Ionenemittern für Triebwerke geringster Schubkraft (µN bis mN) unter Vakuum
Entwicklung und Fertigung von Hochspannungselektronik für Ionenemitter
Benetzung von Flüssigmetallen auf unterschiedlichen Substraten
Herstellen von mikroskopischen Strukturen zur Feldemission (z.B. sehr feine Nadelspitzen von 2 - 5 µm aus porösem Wolfram)

Berechnung von Trajektorien emittierter Ionen und Auslegung von Fokussier-Elektroden für Ionenstrahlen

Ressourcen
Vakuumkammern zur Simulation von Weltraumbedingungen
Hochspannungsnetzteile für Ionenquellen
Anlagen zur Benetzung mit Flüssigmetallen unter Hochvakuum
Spezielle Tools zur Simulation hochenergetischer Ionenstrahlen (z.B.: SimIon)
Elektronenmikroskop zur Analyse mikroskopischer Strukturen
Zugang zu exklusiven Projekten der ESA (European Space Agency)
Anwendungen
Elektrische Mikroantriebe für die ultrapräzise Lage- und Bahnregelung von Satelliten
Systeme zur Ladungskompensation in Satelliten und als Ionenquelle für Massenspektrometer
Bearbeitung von Materialien (z.B. Graphen) im Bereich einzelner Atome (Nano- und Picobearbeitung) durch ultrapräzise Ionenstrahlen (geplant) sowie großflächige Bearbeitung von Oberflächen mit Ionenstrahlen