Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

26 Kapitel 1. Das Experiment
Um die thermisch bedingte Flugzeitungenauigkeit klein zu halten, mu also durch den Ziehpuls
moglichst viel Energie auf die Ionen ubertragen werden. Anders ausgedruckt: Die Flugzeit im
TOF mu klein gehalten werden, damit die Ionen moglichst wenig Zeit haben, sich thermisch
auszubreiten.
Eine simulierte Flugzeitmessung, die in Abbildung 1.13 zu sehen ist, liefert ein anschauliches
Bild der Funktionsweise des TOF mit der Trennung der unterschiedlichen Ionensorten und der
Ortsfokussierung am Ende des Driftrohres. Das resultierende Flugzeitspektrum bestatigt die
Aussage von Gleichung (1.11): Je gro er der Ladungszustand bzw. die aufgenommene Energie,
desto schmaler der Peak im Zeitspektrum.
Eigenschaften des neuen TOF
In Abbildung 1.12 ist neben der Geometrie die elektrische Beschaltung des TOF skizziert:
Wahrend des Ziehpulses, der mit einem HP-Pulser (214B) erzeugt wird, fallt die volle Ziehspannung
von ,100 V uber einem 1:5k-Widerstand zwischen geerdeter Gegenplatte und Driftrohr
ab. Das Potential an der 1. Blende { und damit das optimale Verhaltnis von Ed=Es {
ist uber einen Spannungsteiler einstellbar. Da au erhalb des Ziehpulses Es = Ed =0 gilt, mu
seine Dauer mindestens so gro gewahlt werden, da auch die langsamsten, zu analysierenden
Ionen noch innerhalb des Pulses das Driftrohr erreichen. Die Mindestdauer ist mit den
entsprechenden Vorfaktoren durch die ersten beiden Terme in Gleichung (1.8) gegeben.
Mit den TOF-Abmessungen s = 16 mm, d = 10 mm, D = 116 mm, z0 = 7 mm und einer Quellgro
e z = 3 mm (dies entspricht der Geometrie der Simulation in Abbildung 1.13) ergeben
sich in Ortsfokussierung die Werte k0 = 4.77, Es = 23.6 V/cm, Ed = 62.3 V/cm und MOrt = 415.
Das thermische Auflosungsvermogen bei Zimmertemperatur (300 K) kann mit MT(1+) =52
abgeschatzt werden, bei der Verdampfungstemperatur von Lanthan (1800 K) mit MT (1+) = 21.
Die Auflosung des TOF wird also nicht durch die Gro e der Quelle, sondern durch thermische
E ekte begrenzt. Sie reicht sowohl zur Trennung der verschieden geladenen Ionensorten der
untersuchten Elemente (Xe bis Eu, m = 131 { 152, q =1{4)alsauch zur Trennung der hochstgeladenen
(4+)-Peaks (m=q = 33 { 38) vom Restgas (N + 2 m=q = 28, O + 2 m=q = 32) aus. Um
auch die langsamsten, einfach geladenen Ionen von Xe und Eu zu fokussieren, mu mit Ziehpulsdauern
von mindestens 4 bis 4.5 s gearbeitet werden.
Das TOF ist zusatzlich mit einer externen Justagemoglichkeit versehen: Uber eine Drehschiebedurchfuhrung
kann das Driftrohr inklusive der 1. Blende im laufenden Me betrieb entlang
der z-Achse translatiert werden (Einstellbereich: 0 z0 20 mm; vgl. auch Abbildungen E.1
und 1.12).
Die Transmission des TOF wird zunachst rein geometrisch in radialer Richtung durch den Radius
der kleinsten Blende und in axialer Richtung durch die Durchlassigkeit der Netze begrenzt.
Aus Drahtdicke und Maschendichte der Netze errechnet sich eine Durchlassigkeit von 87 %
pro Netz, was bei drei Netzen eine axiale Transmission des TOF von etwa 66 % ergibt. Die
Gro en der Blenden wurden so gewahlt, da nur die Eintrittsblende ( =5mm) einen Ein u
auf die Transmission hat.