We describe a high intensity metastable Kr source based on a helical resonator RF discharge. By adding an external B-field to the discharge source, the metastable Kr flux is enhanced. The effect of geometric configuration and magnetic field strength has been studied and optimized experimentally. Compared to the helical resonator discharge source without an external B-field, the new source showed an enhancement factor of 4–5 in producing metastable Kr beams. This improvement has a direct impact on the radio-krypton dating applications as it can increase the atom count rate, resulting in a higher analytical precision.
REFERENCES
1.
F.
Pereira Dos Santos
, J.
Léonard
, J.
Wang
, C. J.
Barrelet
, F.
Perales
, E.
Rasel
, C. S.
Unnikrishnan
, M.
Leduc
, and C.
Cohen-Tannoudji
, Phys. Rev. Lett.
86
, 3459
(2001
).2.
A.
Abbas
, X.
Meng
, R.
Patil
, J.
Ross
, A.
Truscott
, and S.
Hodgman
, Phys. Rev. A
103
, 053317
(2021
).3.
T.
Nesse
, I.
Simonsen
, and B.
Holst
, Phys. Rev. Appl.
11
, 024009
(2019
).4.
C. S.
Allred
, J.
Reeves
, C.
Corder
, and H.
Metcalf
, J. Appl. Phys.
107
, 033116
(2010
).5.
C. Y.
Chen
, Y. M.
Li
, K.
Bailey
, T. P.
O'Connor
, L.
Young
, and Z.-T.
Lu
, Science
286
, 1139
(1999
).6.
L.
Tian
, F.
Ritterbusch
, J.-Q.
Gu
, S.-M.
Hu
, W.
Jiang
, Z.-T.
Lu
, D.
Wang
, and G.-M.
Yang
, Geophys. Res. Lett.
46
, 6636
, (2019
).7.
R.
Yokochi
, R.
Ram
, J. C.
Zappala
, W.
Jiang
, E.
Adar
, R.
Bernier
, A.
Burg
, U.
Dayan
, Z.-T.
Lu
, P.
Mueller
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
116
, 16222
(2019
).8.
C.
Gao
, S.-Y.
Liu
, J. D.
Feng
, S.-M.
Hu
, W.
Jiang
, Z.-T.
Lu
, F.
Ritterbusch
, W.-H.
Wang
, G.-M.
Yang
, and L. U.
Zhao
, J. Environ. Radioact.
233
, 106604
(2021
).9.
M.
Kohler
, H.
Daerr
, P.
Sahling
, C.
Sieveke
, N.
Jerschabek
, M. B.
Kalinowski
, C.
Becker
, and K.
Sengstock
, Europhys. Lett.
108
, 13001
(2014
).10.
J. S.
Wang
, F.
Ritterbusch
, X.-Z.
Dong
, C.
Gao
, H.
Li
, W.
Jiang
, S.-Y.
Liu
, Z.-T.
Lu
, W.-H.
Wang
, G.-M.
Yang
, Y.-S.
Zhang
, and Z.-Y.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
127
, 023201
(2021
).11.
J.
Kawanaka
, M.
Hagiuda
, K.
Shimizu
, F.
Shimizu
, and H.
Takuma
, Appl. Phys. B
56
, 21
(1993
).12.
J. M.
Weber
, K.
Hansen
, M.-W.
Ruf
, and H.
Hotop
, Chem. Phys.
239
, 271
(1998
).13.
J. A.
Swansson
, K. G. H.
Baldwin
, M. D.
Hoogerland
, A. G.
Truscott
, and S. J.
Buckman
, Appl. Phys. B
79
, 485
(2004
).14.
A. J.
Palmer
, M.
Baker
, and R. T.
Sang
, Rev. Sci. Instrum.
75
, 5056
(2004
).15.
C. Y.
Chen
, K.
Bailey
, Y. M.
Li
, T. P.
O’Connor
, Z.-T.
Lu
, X.
Du
, L.
Young
, and G.
Winkler
, Rev. Sci. Instrum.
72
, 271
(2001
).16.
Y.
Ding
, K.
Bailey
, A. M.
Davis
, S.-M.
Hu
, Z.-T.
Lu
, and T. P.
O’Connor
, Rev. Sci. Instrum.
77
, 126105
(2006
).17.
J.
Welte
, F.
Ritterbusch
, I.
Steinke
, M.
Henrich
, W.
Aeschbach-Hertig
, and M. K.
Oberthaler
, New J. Phys.
12
, 065031
(2010
).18.
W.
Jiang
, S.-M.
Hu
, Z.-T.
Lu
, F.
Ritterbusch
, and G.-M.
Yang
, Quat. Int.
547
, 166
(2020
).19.
A. L.
Tong
, J.-Q.
Gu
, G.-M.
Yang
, S.-M.
Hu
, W.
Jiang
, Z.-T.
Lu
, and F.
Ritterbusch
, Rev. Sci. Instrum.
92
, 063204
(2021
).20.
W.
Jiang
, K.
Bailey
, Z.-T.
Lu
, P.
Mueller
, T. P.
O’Connor
, C.-F.
Cheng
, S.-M.
Hu
, R.
Purtschert
, N. C.
Sturchio
, Y. R.
Sun
, W. D.
Williams
, and G.-M.
Yang
, Geochim. Cosmochim. Acta
91
, 1
(2012
).21.
W.
Macalpine
and R.
Schildknecht
, Proc. IRE
47
, 2099
(1959
).22.
A.
Zverev
and H.
Blinchikoff
, IRE Trans. Compon. Parts
8
, 99
(1961
).23.
R. F.
Welton
, E. W.
Thomas
, R. K.
Feeney
, and T. F.
Moran
, Meas. Sci. Technol.
2
, 242
(1991
).24.
K.
Niazi
, A. J.
Lichtenberg
, M. A.
Lieberman
, and D. L.
Flamm
, Plasma Sources Sci. Technol.
3
, 482
(1994
).25.
K.
Niazi
, A. J.
Lichtenberg
, and M. A.
Lieberman
, IEEE Trans. Plasma Sci.
23
, 833
(1995
).26.
L.
Pedrosa-Rodriguez
, D. A.
Outerelo
, R.
Gomez-Alcala
, F. I.
de Vicente
, and F. J.
Diaz-Otero
, Measurement
125
, 156
(2018
).27.
W.
Jiang
, W.
Williams
, K.
Bailey
, A. M.
Davis
, S.-M.
Hu
, Z.-T.
Lu
, T. P.
O’Connor
, R.
Purtschert
, N. C.
Sturchio
, Y. R.
Sun
, and P.
Mueller
, Phys. Rev. Lett.
106
, 103001
(2011
).28.
Z.-Y.
Zhang
, F.
Ritterbusch
, W.-K.
Hu
, X.-Z.
Dong
, C. Y.
Gao
, W.
Jiang
, S.-Y.
Liu
, Z.-T.
Lu
, J. S.
Wang
, and G.-M.
Yang
, Phys. Rev. A
101
, 053429
(2020
).29.
Y.-Q.
Chu
, Z.-F.
Wan
, F.
Ritterbusch
, W.-K.
Hu
, J.-Q.
Gu
, S.-M.
Hu
, Z.-H.
Jia
, W.
Jiang
, Z.-T.
Lu
, L.-T.
Sun
, A.-M.
Tong
, J. S.
Wang
, and G.-M.
Yang
, Phys. Rev. A
105
, 063108
(2022
).30.
Z.-B.
Wang
, J.-T.
Li
, X.-M.
Zhu
, and Y.-K.
Pu
, J. Phys. D: Appl. Phys.
48
, 105203
(2015
).31.
C.
Bréchignac
and R.
Vetter
, Phys. Rev. A
22
, 496
(1980
).32.
N.
Sternberg
, V.
Godyak
, and D.
Hoffman
, Phys. Plasmas
13
, 063511
(2006
).33.
J. Y.
Kim
, J. Y.
Jang
, J.
Choi
, J.-i.
Wang
, W. I.
Jeong
, M. A. I.
Elgarhy
, G.
Go
, K.-J.
Chung
, and Y. S.
Hwang
, Plasma Sources Sci. Technol.
30
, 025011
(2021
).34.
C.
Wang
, X.
Lin
, F.
Li
, and X.
Yu
, J. Phys. D: Appl. Phys.
54
, 315201
(2021
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.
