Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...
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52 Kapitel 1. Das Experiment<br />
Justage und Transmission fur Elektron-Ion-Paare<br />
Im <strong>Koinzidenz</strong>experiment sollen Paare zusammengehoriger Elektronen und Ionen detektiert<br />
werden. Gegenuber einem Experiment zum Nachweis nur einer Teilchensorte tritt dabei die<br />
zusatzliche Schwierigkeit auf, zwei Spektrometer gleichzeitig auf dasselbe Ortsvolumen zu justieren,<br />
um eine moglichst gro e " gemeinsame\ Transmission fur die Teilchenpaare zu erzielen.<br />
Wegen der unterschiedlichen Analyseverfahren in CMA und TOF, die zu einem sequentiellen<br />
Nachweis von Elektron und Ion fuhren, spielt zusatzlich die Dynamik der Analyse eine Rolle.<br />
Die thermische Geschwindigkeit der Ionen fuhrt dazu, da sie sich von ihrem Entstehungsort<br />
entfernen, was zu einer Verringerung der Transmission und da<strong>mit</strong> zu einem partiellen<br />
Informationsverlust fuhrt. Es ist daher zutre ender, von einer Justage der Spektrometer im<br />
Orts-und-Geschwindigkeitsraum (Phasenraum) zu sprechen.<br />
Abbildung 1.29 soll die geometrischen Verhaltnisse im Experiment illustrieren: Hierzu wird ein<br />
Schnitt durch den Reaktionsraum in einer Ebene senkrecht zum Atomstrahl und parallel zum<br />
Synchrotronlichtstrahl betrachtet (am besten veranschaulicht man sich die Lage der Schnittebene<br />
anhand von Abbildung 1.1). Durch die Wechselwirkungszone von Atom- und Lichtstrahl<br />
(Bildteil a.)) wird eine raumliche Intensitatsverteilung b.) fur die Entstehungsorte von Elektronen<br />
und Ionen vorgegeben. Der Lichtstrahl mu so justiert werden, da ein moglichst gro er<br />
raumlicher Uberlapp <strong>mit</strong> dem Akzeptanzbereich des CMA c.) entsteht. Die erzeugte Elektronenverteilung<br />
wird so zu einer trans<strong>mit</strong>tierten Verteilung d.) reduziert, deren Intensitat in der<br />
betrachteten Schnittebene aufgrund der geringen Transmission des CMA nur noch ca. 1 % der<br />
erzeugten Intensitat ausmacht.<br />
Verteilung d.) ist fur <strong>Koinzidenz</strong>messungen besonders wichtig, denn sie gibt die zeitliche und<br />
raumliche Startverteilung von Elektron-Ion-Paaren an, die zu wahren <strong>Koinzidenz</strong>en fuhren<br />
konnen. Ob tatsachlich wahre <strong>Koinzidenz</strong>en registriert werden, hangt von der Fahigkeit des<br />
TOF ab, nun auch noch die zugehorigen Ionen einzusammeln. Durch Multiplikation der Startverteilung<br />
d.) <strong>mit</strong> der TOF-Transmission e.) erhalt man so schlie lich die Startverteilung f.)<br />
wahrer Ionen, die am TOF-Detektor wahre <strong>Koinzidenz</strong>en auslosen konnen.<br />
Idealerweise sollte die Eintrittsblende des TOF so gro gewahlt werden, da die Verteilung d.)<br />
vollstandig trans<strong>mit</strong>tiert wird, da<strong>mit</strong> keine wahren <strong>Koinzidenz</strong>en verschenkt werden. Im Beispiel<br />
ergibt sich hier eine Transmission von 90 % ohne Berucksichtigung der TOF-Netze. (Fur eine<br />
exakte Vorausberechnung der Transmission mu te naturlich die gesamte, dreidimensionale<br />
Startverteilung berucksichtigt werden.)<br />
Jede Vergro erung der TOF-Eintrittsblende erhoht zwar den Prozentsatz weiter, fuhrt aber<br />
gleichzeitig zu einer uberproportionalen Steigerung der Transmission fur angesammelte, zufallige<br />
Ionen (siehe Seite 50 .), die als Hintergrund den gesamten Reaktionsraum ausfullen.<br />
Die starkere Lokalisierung der wahren Ionen gegenuber dem Hintergrund angesammelter Ionen<br />
kann auch experimentell belegt werden. Dazu mu das TOF ohne Ortsfokussierung (vgl.<br />
Abschnitt 1.2.3) betrieben werden, was durch Anlegen sehr kurzer Ziehpulse erreicht wird.<br />
Ionen gleicher Ladung nehmen dann im Ziehfeld naherungsweise gleiche Energien auf, und