Photoelektron-Photoion-Koinzidenz- spektroskopie mit ...

92 Kapitel 3. Photoionisation freier Atome
Wirkungsquerschnitte der Photoionenspektroskopie
Nachdem Anregung und Zerfall erfolgt sind, liegen als Endprodukte eines Photoionisationsprozesses
nP 1 freie Elektronen und genau ein nP-fach geladenes Photoion vor. Das nach
Ladungsendzustanden separierte, diskrete Spektrum der im Experiment erzeugten Photoionen
wird beschrieben durch partielle Wirkungsquerschnitte
(h ; n+) := X
P!n+
P(h ); n+ =1+;2+; ::: (3.17)
Das Kurzel P!n+gibt hier an, da uber alle Prozesse summiert wird, die im Endzustand
nach n+ fuhren. Eine ugzeitspektroskopische Trennung der einzelnen Ionensorten ermoglicht
meist die quantitative Auswertung der partiellen Wirkungsquerschnitte. In Abschnitt 1.3.2
ist der Zusammenhang zwischen den partiellen Wirkungsquerschnitten und den gemessenen
Ionenspektren dargestellt. Mit der Ionenspektroskopie bietet sich daher die Moglichkeit, den
totalen Wirkungsquerschnitt anders als bei der Absorptionsspektroskopie ohne die Naherung
vernachlassigbaren Fluoreszenzzerfalles zu bestimmen [16]:
tot(h ) = X
n+
(h ; n+): (3.18)
Wegen der gro en Transmission gangiger Ionen-Flugzeitspektrometer ist die Photoionenspektroskopie
eine hochemp ndliche Methode, mit der partielle Photoionisationswirkungsquerschnitte
selbst bei sehr geringen Teilchendichten (10 9 {10 10 /cm 3 ) gemessen werden konnen
(siehe z.B. [27]).
3.2.2 FIRE-Spektren
Zwischen den bei einem Photoionisationsproze emittierten nP Elektronen und dem zugehorigen,
nP-fach geladenen Photoion im Endzustand besteht eine feste Korrelation allein aufgrund
der Tatsache, da alle Teilchen aus demselben Atom hervorgegangen sind. Diese Korrelation
wird experimentell dadurch untermauert, da die zur Emission fuhrenden Anregungs- und Zerfallsprozesse
innerhalb extrem kurzer Zeit ablaufen (Femtosekunden). Ihre zeitliche Abfolge
kann daher mit den hier angewandten Methoden me technisch nicht aufgelost werden, und
die Erzeugung samtlicher Teilchen kann aus experimenteller Sicht als gleichzeitig angesehen
werden.
Jedes emittierte Elektron wird demnach zusatzlich zu seiner kinetischen Energie durch die Ladung
seines zugehorigen Photoions im Endzustand charakterisiert 1 . Dies legt es nahe, in Analogie
zur De nition des partiellen Wirkungsquerschnitts der Photoionenspektroskopie (3.17)
1 Waren die einzelnen Teilprozesse zeitlich auflosbar, so lie e sich sogar eine weitergehende Charakterisierung
durch die Ladung des zugehorigen Photoions im Zwischenzustand erzielen.