Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

120 Kapitel 4. Die Ergebnisse
4.2 Samarium und Europium
Samarium (Sm), Z =62, und Europium (Eu), Z =63, sind Elemente aus der Gruppe der Seltenen
Erden, die hier wegen der Ahnlichkeit ihrer Kon gurationen gemeinsam diskutiert werden
sollen. Im Vergleich zu Ba sind in ihren Grundzustanden Sm: [Kr]4d 10 5s 2 5p 6 4f 6 6s 2 ( 7 F0) und
Eu: [Kr]4d 10 5s 2 5p 6 4f 7 6s 2 ( 8 S7=2) sechs bzw. sieben gebundene 4f-Elektronen hinzugekommen.
Die halbgefullte 4f-Schale von Eu bildet einen festen Verband mit quasi-abgeschlossenem
Charakter. Zum Ausdruck kommt dies z. B. in der Energielage des 4f 7 ( 8 S7=2)-Zustandes, der
als Ergebnis einer RHF-Berechnung [74] etwa 3.4 eV unterhalb des nachsthoheren Zustands
der Grundzustandskon guration liegt. Die stabile Drehimpulskopplung der 4f-Elektronen fuhrt
bei Eu zu einer starken Vereinfachung des Anregungsspektrums. Eine Dipolanregung erfolgt in
nur wenige Zustande mit 4f 7 ( 8 S)-Parenttermen und Gesamtdrehimpulsen J =5=2;7=2;9=2.
Die reduzierte Komplexitat des Problems begunstigt die Anwendung von Vielteilchentheorien,
so da die Photoionisation im Anregungsenergiebereich der 4d-Riesenresonanz von Eu bereits
des ofteren theoretisch untersucht wurde [126{130].
Demgegenuber stellt Sm ein o enschaliges System dar, das durch eine komplexe Multiplettstruktur
von Anregungskanalen gekennzeichnet ist. Zwar besitzt auch hier der 4f 6 ( 7 F )-Parentterm,
bei dem die Spins aller 4f-Elektronen parallel stehen, eine erhohte Stabilitat, doch sind
durch Hinzunahme eines 4d-Loches im angeregten Zustand in strenger LS-Kopplung bereits
4d 9 4f 6 ( 6;8 P; D; F; G; H)-Terme moglich, an die dann noch ein (4; )f-Elektron koppelt. Eine
zusatzliche Verkomplizierung tritt dadurch auf, da bei der experimentellen Verdampfungstemperatur
(siehe Tabelle 1.1) neben dem Grundzustand noch weitere Zustande: 4f 6 ( 7 F0:::6)
thermisch bevolkert sind [131]. Uber Sm ist mir nur eine theoretische Arbeit bekannt [132].
Ein ausgewogeneres Verhaltnis liegt bei der Anzahl experimenteller Untersuchungen vor, da
Gasphasenexperimente bei beiden Elementen mit ahnlichem Schwierigkeitsgrad behaftet sind.
Es wurden im Bereich der 4d-Riesenresonanz Messungen zur Absorptionsspektroskopie [15,
133, 134], Photoelektronenspektroskopie [15, 30, 117, 135{137] und Photoionenspektroskopie
[119, 138, 139] durchgefuhrt.
Als wichtige Anregungskanale sind bei beiden Elementen gegenuber Ba die diskreten 4d!4f-
Kanale hinzugekommen (vgl. Seite 101), welche bereits die direkten 4d! f-Kanale an Starke
ubertre en. Autoionisation der angeregten 4d ,1 4f +1 -Zustande in 5s ,1 l, 5p ,1 l, 4f ,1 l und
6s ,1 l-Kanale fuhrt zu deren resonanter Verstarkung, wobei hier die 4f ,1 l-Endzustande dominieren
[14].
Anknupfungspunkt an bereits bekannte Ergebnisse sind auch in diesem Abschnitt Photoelektronenspektren
und ein Photoionenspektrum, die in den folgenden Abbildungen zu sehen sind.
Am Beispiel des Ionenausbeutespektrums von Eu in Abbildung 4.9 ist zu erkennen, da sich die
Verhaltnisse im Vergleich zu Ba (siehe Abbildung 4.1) deutlich verandert haben: Gegenuber
Ba tritt nun zusatzlich ein intensives (1+)-Signal auf, das (nach Nachweiskorrektur) an Intensitat
etwa mit dem (2+)-Signal gleichzieht. Dies weist auf die Existenz wichtiger, zusatzlicher
Anregungs- und Zerfallskanale hin, die bei Ba nicht vorhanden sind.