Direkte Beobachtung von atomaren und molekularen Stoßpaaren

Beim neuen Aufbau befindet sich die gepulste Düse in einer zweiten Kammer, die differentiell
bepumpt wird. Dadurch bleibt der Druckanstieg durch die X-Strahlquelle in
der Streukammer mit dem Wechselwirkungsvolumen klein. Das ermöglicht entweder
einen kontinuierlichen Betrieb des Überschallstrahls oder eine höhere Repetitionsrate
des neuen Systems gegenüber dem alten.
Die Form der geheizten Blende hat sich als entscheidend für einen Konkurrenzprozeß
(siehe Abschnitt 2.8.1.5) herausgestellt. Beim alten Aufbau war ein großer Teil
der Blendenkonstruktion, die auch als Halterung für die gepulste Düse diente, parallel
zum Natriumstrahl angeordnet (siehe Anhang A4 in [Klos 96]). Experimentell konnte
herausgefunden werden, daß ein Konkurrenzsignal außerhalb des Natriumstrahls,
das zwei Natrium-Atome benötigt, ein monoton mit der Blendentemperatur steigendes
Signal aufweist. Das wird darauf zurückgeführt, daß zu dem Prozeß auch Teilchen
beitragen, die von der geheizten Blendenoberfläche wieder desorbieren. Das Heizen
der Blende ist aber notwendig, damit die Öffnung nicht durch sich anlagerndes Natrium
verschlossen wird. Beim neuen Aufbau konnte der Konkurrenzprozeß durch eine
andere Form der Blende deutlich reduziert werden.
Beim alten Aufbau ist die Düse auf der geheizten Blende der Natrium-Kammer montiert.
Die Funktionsfähigkeit der Düse hängt aber von der Betriebstemperatur ab. Das
liegt unter anderem daran, daß die Dichtung des Öffnungsmechanismus aus Teflon besteht
(Eine Eigenentwicklung der Dichtungsform und die Auswahl des Materials ist
notwendig gewesen, weil die vom Hersteller angebotenen Dichtungen nur eine Haltbarkeit
in der Größenordnung von zwei bis drei Millionen Pulsen haben. Der selbstentwickelte
Dichtungstyp zeigt bisher keine Verschleißerscheinungen. Weitere Verschleißteile
sind mechanische Federn in der Düse, deren Lebensdauern nach bisherigen
Erfahrungen mit einigen hundert Millionen Pulsen abgeschätzt werden kann.).
Teflon deformiert sich leicht bei deutlich höheren Temperaturen als Raumtemperatur.
Um für den Betrieb akzeptable Temperaturen zu erreichen, ist an einer Seite der Düse
ein mit Flüssigstickstoff gekühlter Kupferfinger befestigt. Damit stellt sich eine Düsentemperatur
zwischen etwa 285 K und 330 K ein, die während einer Messung typisch
auf 3 K stabil gehalten werden kann.
Beim neuen Aufbau stellt sich durch Vermeidung eines thermischen Kontaktes mit der
geheizten Blende und mit einer Wasserkühlung eine Temperatur von etwa 290 K ein,
die während einer Messung genauer als 1 K stabil gehalten werden kann.
Der neue Aufbau der Streuapparatur ist bereits prinzipiell für Repetitionsraten bis
zu eintausend Pulsen pro Sekunde ausgelegt (differentielle Pumpstufe für den gepulsten
Düsenstrahl), bisher steht aber noch kein hochrepetierendes Lasersystem zur
Verfügung.
Bei der neuen Apparatur ist die Ausrichtung der Fenster gegenüber den Lasern justierbar,
das verbessert den Polarisationsgrad des Lichts im Wechselwirkungsvolumen
und auch die Richtung der Polarisation im Wechselwirkungsvolumen kann genauer
festgelegt werden.
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