Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

50 Kapitel 1. Das Experiment
Quelle
r
Kugel
rel. Ionenanzahl
Xe (300 K)
La (2000 K)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 40 80 120 160 200 240 0.0
t [μs]
Abbildung 1.27: Zeitliche Entwicklung der Ionenanzahl im Reaktionsraum fur Xe-Ionen
(T = 300 K) und La-Ionen (T = 2000 K) mit dem im Text erlauterten Modell. Zusatzlich sind
Me werte fur Xe eingetragen, die durch Variation des Ziehpulsabstandes gewonnen wurden.
Fur die Aufnahme von Koinzidenz- und Referenzspektren ist es nun wichtig, da das Gleichgewicht
von N(t) bzw. von t0(t) erst nach relativ langer Zeit (100 { 200 s) erreicht wird.
Prinzipiell konnen Ziehpulse im Koinzidenzmodus beliebig dicht aufeinander folgen, wahrend
im Referenzmodus immer ein fester Abstand eingehalten wird. Andererseits kann im Referenzmodus
zur Beschleunigung des Me vorgangs eine sehr hohe Ziehfrequenz eingestellt werden.
Beides beinhaltet die Gefahr, da die mittleren t0-Werte und damit die Spektren zufalliger
Koinzidenzen in den Me modi unterschiedlich sind.
Um diesen E ekt auszuschlie en, wird a.) in beiden Me modi mit demselben mittleren Ziehpulsabstand
gearbeitet (die Frequenz im Referenzmodus wird standig uber den programmierbaren
AM9513-Pulser angepa t; vgl. Abschnitt 1.3) und b.) dafur gesorgt, da im Koinzidenzmodus
ein Mindestabstand der Starts eingehalten wird. Letzteres wird bereits durch die
Verarbeitungszeit des TDC von mindestens 130 sgarantiert (gestrichelte Linie in Abb. 1.27;
vgl. auch S. 37). Bei Xe sind hier 96.8 %, bei La 99.4 % des asymptotischen Wertes erreicht.
Fur die Proportionalitatsfaktoren ergeben sich asymptotische Werte t0;Xe,300 K(1) =46 s
t0;La,1800 K(1) =18 s. Die damit verknupfte Ionenmenge N(1) ist also sehr viel gro er als
die wahrend einer BESSY-Umlaufperiode von 208 ns erzeugte. Berucksichtigt man, da die
TOF-Blende etwa die Halfte dieser Ionen transmittiert, so erhalt man fur Xe etwa 110 mal
mehr im Akzeptanzbereich des TOF angesammelte als wahrend einer Umlaufperiode erzeugte
Ionen, fur La 43 mal mehr. Ahnliche Faktoren ergeben sich auch in Experiment (vgl. Abb.
1.16) und Simulation (vgl. Abb. 1.26).
Die Wechselwirkung der Ionen untereinander kann guten Gewissens vernachlassigt werden, da
das vielleicht entstandene Bild von einer dichten Ionenwolke im Reaktionsraum nicht zutri t.
Bei einer charakteristischen experimentellen Ionisationsrate R von 10 5 s ,1 betragt die tatsachliche
mittlere Anzahl angehaufter Ionen mit obigen Werten nur 4.6 (Xe) bzw. 1.8 (La). Doch