Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

16 Kapitel 1. Das Experiment
1.2.2 Der Zylinderspiegelanalysator
Zur Analyse der beim Photoionisationsproze emittierten Elektronen wurde ein Zylinderspiegelanalysator
(CMA) gebaut. Die ersten, ausgedehnten Messungen an Metalldampfen im August
1992 hatten gezeigt, da mit dem seinerzeit eingesetzten Pseudokugelanalysator (PKA) [33]
keine ausreichenden Elektronenzahlraten erzielbar waren. Wahrend bei Untersuchungen an
Edelgasen die Zahlrate leicht uber die Erzeugungsrate, d. h. uber einfaches Nachregeln des
Druckes am Gaseinla , gesteigert werden kann, ist sie bei Metallen durch ihren Sattigungsdampfdruck
bei den im Verdampfungsofen erreichbaren Temperaturen nach oben begrenzt
(vgl. Abschnitt 1.2.4). Um die Auflosung des PKA von ca. 5 % [34] zu verbessern, wurde
eine retardierende Linse eingebaut, was wiederum die ohnehin geringe Raumwinkelakzeptanz
einschrankte. Davon war zusatzlich die bei Koinzidenzmessungen kritische Justage von Ionen-
Flugzeitspektrometer und PKA betro en, so da die Koinzidenzrate um fast weitere zwei
Gro enordnungen kleiner als die Elektronenzahlrate aus el. Bei dem neuen CMA wurde daher
Wert auf eine gro e Raumwinkelakzeptanz bei noch vertretbarer Auflosung gelegt.
Fur den Einsatz im Synchrotronlabor mu te zusatzlich der Ein u der Winkelverteilung der
Elektronen ausgeschaltet werden: Wegen der elliptischen Polarisation der anregenden Synchrotronstrahlung
besitzen die emittierten Photo- und Augerelektronen eine vom Photoionisationsproze
abhangige, im allgemeinen anisotrope Winkelverteilung [35{38]. Akzeptiert der CMA
jedoch Elektronen unter dem " magischen\ Einfallswinkel m = arccos( q 1=3) =54.74 gegen
die Spektrometerachse und integriert dabei uber den vollen (360 ) oder { unter Einschrankungen,
siehe [32] { uber den halben (180 ) Azimut, dann ist die gemessene Intensitat fur einen
beliebigen Proze unabhangig von dessen Winkelverteilung.
Die hier gewahlte 180 -Variante (siehe Abb. 1.1), bei der die Zylindersegmente zur Minimierung
von Randfelde ekten zu 240 ausgefuhrt sind, bu t im Vergleich zum Vollzylinder 50 %
Raumwinkelakzeptanz ein. Die Ausfuhrung bietet jedoch den Vorteil, da die Austrittso nung
des Verdampferofens bis auf 3 cm an die Wechselwirkungszone herangefuhrt werden kann,
was wiederum die Teilchendichte im Wechselwirkungsvolumen um ca. das Sechs- bis Zehnfache
erhoht. Abbildung 1.1 zeigt auch die Ausrichtung des CMA: Die Spektrometerachse liegt
in der Vertikalen, und steht damit senkrecht auf der Polarisationshauptachse des Synchrotronlichts
(siehe aber S. 15). Der akzeptierte Azimutwinkel lauft von 0 bis 180 gegen die
Ausbreitungsrichtung des Synchrotronlichtstrahles.
Der Bau des CMA wurde der institutseigenen Werkstatt ubergeben, mit der ich mich auf
Aluminium und Te on als Hauptwerksto e einigen konnte. Samtliche Teile im Inneren des
fertigen CMA wurden mit einer leitenden Graphitschicht uberzogen, um die Austrittsarbeit
fur Sekundarelektronen zu erhohen. Das Spektrometer wurde zur Magnetfeldabschirmung mit
-Blech ummantelt. Bei der Konstruktion des neuen CMA konnten wertvolle Hinweise aus
einer informativen Diplomarbeit [39] und aus den Zeichnungen zweier Analysatoren [32, 40]
gewonnen werden, die freundlicherweise von Jan Ruder aus Hamburg zur Verfugung gestellt
wurden.