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2. Theoretische Grundlagen 29
Die räumliche Ausdehnung ist ein sehr komplexer Vorgang, den Harrilal
[HARRILAL et al. 2003] in drei zeitlich aufeinanderfolgende Prozesse unterteilt
hat. Im Ersten findet in einem Zeitregime von 40-50 ns eine adiabatische
Expansion statt, welche von dem Umgebungsdruck unabhängig ist. Der
anschließende zweite Bereich umfasst die Initiierung einer Schockwelle durch
die im Ultraschallbereich expandierenden Atome, Ionen und Feststoffpartikel
[HAUER et al. 2004]. Durch die Schockwelle entstehen lokale Temperatur-,
Druck- und Dichtegradienten, welche sich grundlegend von den umgebenden
Ablationskammerbedingungen unterscheiden. Im abschließenden dritten Bereich
wird die Expansion in einem Zeitfenster zwischen 500-700 s am besten durch
ein Umgebungsgaswiderstandsmodel beschrieben. Ausgehend von diesen
Theorien kann die Wechselwirkung zwischen dem Laserstrahl und der Probe
unter bestimmten Annahmen präziser beschrieben und berechnet werden. Hierzu
hat Bleiner [BLEINER 2005] ein theoretisches Modell entwickelt, welches auf
einer bimodalen Partikelgrößenverteilung basiert. Es umfasst zum einen die
Nanopartikel, welche in der expandierenden „Ablationswolke“ kondensieren,
und zum anderen jene mikrometergroße Partikel, die aus der geschmolzenen
Oberfläche ausgestoßenen werden. Dieser Ansatz lieferte einige Antworten auf
einfache analytische Zusammenhänge in der LA-ICP-MS Analytik, wie z. B.
wie groß die Partikelgrößenverteilung bei gegebenem Laserstrahldurchmesser
und vorgegebenen physikalischen Eigenschaften der Probenmatrix ist.
2.2.3 Die Partikelgröße des Aerosols
Die Partikelgrößenverteilung besitzt erheblichen Einfluss auf die Vollständigkeit
der Verdampfung, Atomisierung und Ionisierung der Probenpartikel und somit
auf die Empfindlichkeit, Genauigkeit und Präzision des Analyseergebnisses
[KUHN UND GÜNTHER 2003]. Durch den Eintrag von Partikeln mit
unterschiedlicher Masse und Größe ändern sich die Plasmabedingungen,
wodurch die Ionisationseffizienz stark beeinträchtigt wird.