Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

1.3. Me verfahren 33
1.3.3 Photoelektron-Photoion-Koinzidenzspektroskopie
Ziel einer Elektron-Ion-Koinzidenzmessung ist es, die Signale zusammengehoriger Elektron-
Ion-Paare, die bei demselben Proze entstanden sind, gemeinsam zu registrieren. Dabei wird
die zeitliche Korrelation von Elektronen- und Ionensignal ausgenutzt. Me technisch mu eine
Koinzidenz-Bedingung (Start-Stopp-Bedingung) mit einem der Signale als Start und dem
anderen als Stopp aufgebaut werden. Die Analysemethode des TOF mit dem Ziehpuls zur
Extraktion der Ionen ist genau auf das Elektronensignal als Start zugeschnitten:
Das Elektronensignal liegt bereits etwa 450 { 500 ns nach dem Freiwerden des Elektrons { also
dem Statt nden des Ionisationsprozesses { vor (Zeit fur Analyse und Signalverarbeitung). Zu
diesem Zeitpunkt be ndet sich das zugehorige Ion aufgrund seiner geringen thermischen Geschwindigkeit
noch in der Nahe seines Entstehungsortes. Ist das Ion vor dem TOF entstanden,
so wird es mit gro er Wahrscheinlichkeit von einer durch das Elektronensignal gestarteten
Flugzeitanalyse erfa t. Das Elektronensignal als Koinzidenz-Start wird also bei einer Koinzidenzmessung
als Trigger fur den TOF-Ziehpuls und den Start der Flugzeitmessung eingesetzt.
Ein Ionensignal wird als Koinzidenz-Stopp oder einfacher als Koinzidenzsignal bezeichnet.
Ein Koinzidenzspektrum ist ein Ionen-Flugzeitspektrum, bei dem Elektronensignale zu einer
am CMA fest eingestellten Analysatorenergie EA als Startsignale verwendet werden.
Die Koinzidenzmethode ermoglicht es nicht, einzelne zusammengehorige Elektron-Ion-Paare
eindeutig aus der Menge der entstehenden Teilchen zu selektieren. Tatsachlich erhalten bei
jedem Ziehpuls alle vor dem TOF be ndlichen Ionen eine Chance, ein Signal auszulosen. Das
Me spektrum wird also nicht nur die gewunschten Ionensignale (wahre Koinzidenzen), sondern
auch unkorrelierte Signale (zufallige oder falsche Koinzidenzen) enthalten, die das Ergebnis
verfalschen. Wahre und zufallige Koinzidenzen sind im Spektrum nicht unterscheidbar.
Die mit der Koinzidenzmethode ausgenutzte zeitliche Korrelation fuhrt lediglich zu einer systematischen
Bevorzugung bestimmter Ionen gegenuber dem immer vorhandenen Untergrund
zufalliger Ionen.
Da zufallige Koinzidenzen prinzipiell nicht vermieden werden konnen, stellt sich die Frage, wie
ihr Anteil an den insgesamt registrierten Koinzidenzen bestimmt werden kann. Bei der hier
entwickelten Methode geschieht dies dadurch, da zu jedem Koinzidenzspektrum ein normales
Flugzeitspektrum (Referenzspektrum) aufgenommen wird, bei dem periodisch Ziehpulse
angelegt werden. Das Referenzspektrum enthalt dann nur zufallige Koinzidenzen, und das
Spektrum wahrer Koinzidenzen kann durch eine Art Di erenzbildung aus beiden Me spektren
herausge ltert werden. Zur Gewahrleistung moglichst identischer Versuchsbedingungen
wird der Me modus im Takt einiger Sekunden umgeschaltet, so da beide Spektren praktisch
" gleichzeitig\ aufgenommen werden. Dabei wird die Frequenz des Referenz-Taktgebers
standig der Startrate im Koinzidenzmodus angepa t. Zur Kontrolle der Me bedingungen und
als Intensitatsreferenz wird bei der Messung die Startrate mit aufgezeichnet (siehe dazu auch
Abschnitt 1.3.7).